Откуда скат берет ток и зачем он ему?

Что позволяет скату выпускать электрические заряды, для чего они нужны и какой величины могут достигать. Рассказывает преподаватель биологии высшей категории Татьяна Юрьевна Вяльцева.

От природы электрическим скатам как придонным обитателям досталось весьма неважное зрение, которое они компенсируют другими способностями, в том числе электрорецепцией — умением улавливать электрические сигналы окружающего мира. Помимо дополнительного контакта с окружающей средой электрорецепция нужна для охоты, обороны и коммуникации.

На дисках грудных плавников у скатов есть пара органов, которые генерируют электрический ток. Чтобы животное не било само себя, органы окружены изолирующей тканью с высоким удельным сопротивлением и контактируют только с внешней средой. Состоят они из электроцитов — уплощенных клеток, сформированных в столбики. К одной из сторон электроцита прикрепляется нерв; место их контакта называется синапсом.

Как и у любых других клеток, у электроцита есть мембрана — структура из белков и липидов, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды. Она пронизана калиевыми и натриевыми канальцами. В состоянии покоя на мембране клетки (не только электроцита, но и некоторых других, например мышечных) калиевые канальцы, которые пропускают только ионы калия, открыты. Благодаря этому на внешней стороне мембраны накапливается положительный заряд, а на внутренней — отрицательный. Когда к клетке по нерву приходит импульс, из нейрона выделяется биологически активное вещество — нейромедиатор ацетилхолин. Он взаимодействует с рецепторами на мембране, которые открывают другие канальцы — натриевые, и внутрь клетки проходят ионы натрия. В результате внешняя сторона мембраны приобретает отрицательный заряд, а внутренняя — положительный.

Таким образом, принцип работы каждого электроцита можно сравнить с работой батарейки. Много «батареек», сложенных в столбик, конечно же, дают более мощное суммарное напряжение.

Электроциты угря располагаются аналогичным образом. При разряде напряжение суммируется, достигая сотен вольт. Такое эффективное оружие занимает заметную часть тела, оттесняя внутренние органы ближе к передней части тела животного © polymus.ru

Но если такой механизм с ионными канальцами есть не только у электроцитов, почему, скажем, током не бьемся мы? Секрет в строении «электрических клеток». Их особенность в том, что синапс формируется только с одной из сторон электроцита и площадь самого контакта сравнительно большая. В результате заряд при возбуждении клетки меняется не везде, а только на одной стороне. А, например, у человека в мышечных клетках синапсы распределены хаотично и площадь контакта при этом меньше.

Производятся электрические разряды сериями, продолжительность зависит от степени возбуждения. Величина разряда, к примеру, у ската вида Torpedo marmorata может достигать 220 В. Но, как правило, он все же меньше. Есть сведения, что древние греки даже использовали «несильно бьющихся» скатов как средство для уменьшения боли при родах или мигрени. «Электротерапию» даже рекомендовал древнеримский врач Гален, который работал на гладиаторских боях.

Но все, конечно, хорошо в разумных пределах. Мощный электрический разряд крупного ската вполне способен, например, на какое-то время «отключить» дайвера во время погружения, что может закончится плохо. Так что не суйте пальцы ни в розетку, ни в ската!


Татьяна Юрьевна Вяльцева, преподаватель биологии высшей категории ГБОУ СОШ №1208 г. Москвы 

21.02.2019 12:22:17