Электрофор электрический
| Электрофор электрический | |
|---|---|
| |
| Электрический угорь в аквариуме Новой Англии , США. | |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | животное |
| Тип: | Хордовые |
| Сорт: | Актиноптеригии |
| Заказ: | Гимнотиформы |
| Семья: | Гимнотиды |
| Род: | Электрофор |
| Разновидность: | Э. электрический
|
| Биномиальное имя | |
| Электрофор электрический ( Линней , 1766 г.)
| |
| Синонимы | |
|
Гимнотус электрический | |
Electrophorus electricus — самый известный вид электрического угря . Это южноамериканская электрическая рыба . До открытия двух дополнительных видов в 2019 году род классифицировался как монотипический , причем этот вид был единственным в роду. [ 2 ] Несмотря на название, это не угорь , а скорее рыба-нож . [ 3 ] Его рассматривают как пресноводную костистую кость , содержащую электрогенную ткань, производящую электрические разряды. [ 4 ]
Таксономическая история
Вид несколько раз переклассифицировался. Первоначально описанный Карлом Линнеем в 1766 году, он использовал название Gymnotus electricus , отнеся его к тому же роду, что и Gymnotus carapo (полосатая рыба-нож), которую он описал несколькими годами ранее. Лишь столетие спустя, в 1864 году, Теодор Гилл выделил электрического угря в Electrophorus отдельный род . [ 5 ]
В сентябре 2019 года Дэвид де Сантана и др. предложил разделение рода на три вида на основе дивергенции ДНК, экологии и среды обитания, анатомии и физиологии, а также электрических способностей: E.electricus , E.voltai sp. nov. и E. varii sp. ноябрь Исследование показало, что E. electricus является родственным видом E. VOLTAI , причем оба вида разошлись во время плиоцена . [ 2 ]
Анатомия
E. electricus имеет удлиненное цилиндрическое тело, обычно вырастающее примерно до 2 м (6 футов 7 дюймов) в длину и 20 кг (44 фунта) в весе, что делает их самыми крупными из Gymnotiformes . [ 6 ] Окраска у них темно-серо-коричневая на спине и желтая или оранжевая на брюхе. Взрослые самки имеют более темное брюшко. У них нет весов. Рот квадратный, расположен на конце морды. Анальный плавник простирается на всю длину тела до кончика хвоста. Плавательный пузырь, как и у других остариофизовых рыб, двухкамерный. Передняя камера соединена с внутренним ухом рядом маленьких костей, происходящих от шейных позвонков, называемых аппаратом Вебера , что значительно улучшает слуховые способности. Задняя камера простирается по всей длине тела и поддерживает плавучесть рыбы.
E. electricus имеет васкуляризированную дыхательную систему, газообмен в которой происходит через эпителиальную ткань ротовой полости . [ 7 ] Как облигатные дышащие воздухом E. electricus должны подниматься на поверхность примерно каждые десять минут, чтобы сделать вдох, прежде чем вернуться на дно. Таким образом получается почти восемьдесят процентов кислорода, используемого рыбами. [ 8 ]
Физиология
E. electricus имеет три пары органов брюшной полости, вырабатывающих электричество: главный орган, орган Хантера и орган Сакса. Эти органы занимают большую часть его тела и дают электрическому угрю способность генерировать два типа разрядов электрических органов : низковольтные и высоковольтные. Эти органы состоят из электроцитов , выстроенных так, чтобы через них мог течь ток ионов, и сложены так, что каждый из них увеличивает разность потенциалов. [ 9 ] Три электрических органа развиваются из мышц и обладают рядом биохимических свойств и морфологических особенностей мышечной сарколеммы; они расположены симметрично по обеим сторонам угря. [ 4 ]
Когда угорь находит свою жертву, мозг посылает сигнал через нервную систему электроцитам. Это открывает ионные каналы, позволяя натрию проходить через них, мгновенно меняя полярность. Вызывая внезапную разницу в электрическом потенциале , он генерирует электрический ток аналогично батарее , в которой каждая из сложенных друг на друга пластин создает разность электрических потенциалов. [ 9 ] Электрические угри также способны контролировать нервную систему своей жертвы с помощью своих электрических способностей; управляя нервной системой и мышцами своей жертвы с помощью электрических импульсов, они могут удержать добычу от побега или заставить ее двигаться, чтобы определить ее положение. [ 10 ] [ 11 ]
Электрические угри используют электричество разными способами. Низкое напряжение используется для измерения окружающей среды. Высокие напряжения используются для обнаружения добычи и отдельного ее оглушения, после чего электрический угорь наносит присосочно-питательный укус. [ 12 ]
Орган Сакса связан с электролокацией . Внутри органа находится множество мышечных клеток, называемых электроцитами. Каждая клетка вырабатывает 0,15 В, причем клетки расположены последовательно, чтобы орган мог генерировать напряжение почти 10 В с частотой около 25 Гц. Эти сигналы излучает главный орган; Орган Хантера может излучать сигналы частотой в несколько сотен герц. [ 13 ]
Между тремя электрическими органами существует несколько физиологических различий, которые позволяют им выполнять совершенно разные функции. Главный электрический орган и высоковольтная часть органа Хантера богаты кальмодулином — белком, который участвует в выработке высокого напряжения. [ 14 ] Кроме того, в трех органах имеется различное количество Na+/K+-АТФазы , которая представляет собой ионный насос Na+/K+, играющий решающую роль в формировании напряжения. Главный орган и орган Хантера имеют высокую экспрессию этого белка, что придает ему высокую чувствительность к изменениям концентрации ионов, тогда как орган Сакса имеет низкую экспрессию этого белка. [ 15 ]
Типичной мощности достаточно, чтобы оглушить или отпугнуть практически любое животное. Угри могут варьировать интенсивность электрического разряда, используя более низкие разряды для охоты и более высокие для оглушения добычи или защиты. Они также могут концентрировать разряд, свернувшись и соприкасаясь в двух точках тела. [ 16 ] В возбужденном состоянии они могут производить эти прерывистые удары электрическим током в течение как минимум часа, не утомляясь. [ нужна ссылка ]
E. electricus также обладает высокочастотно-чувствительными клубневыми рецепторами, которые распределены по его телу пятнами. Эта особенность, по-видимому, полезна для охоты на других Gymnotiformes. [ 13 ] E. electricus играет важную роль в изучении биоэлектричества с 18 века . [ 17 ] Этот вид представляет определенный интерес для исследователей, которые используют его ацетилхолинэстеразу и аденозинтрифосфат . [ 18 ] [ 19 ]
является первым описанным видом этого рода и, следовательно, самым известным примером, Несмотря на то, что E. electricus на самом деле он имеет самое низкое максимальное напряжение из трех видов этого рода - всего 480 вольт (в отличие от 572 вольт у E. varii и 860 вольт). в Э. вольтаи ). [ 2 ]
Экология и история жизни
среда обитания
E. electricus распространен только в пресноводных местах обитания на Гвианском щите . В настоящее время считается, что популяции в бассейне Амазонки , Бразильском щите и других частях Гвианского щита принадлежат к E. varii и E. VOLTAI . [ 20 ]
Экология питания
E. electricus питается беспозвоночными , хотя взрослые угри могут также потреблять рыбу и мелких млекопитающих , таких как крысы . Птенцы-первенцы поедают другие яйца и эмбрионы из более поздних кладок . [ 13 ] Молодь питается беспозвоночными, такими как креветки и крабы .
Воспроизведение
E. electricus известен своим необычным поведением при размножении. В засушливый сезон самец угря строит из своей слюны гнездо, в которое самка откладывает икру. Из яиц в одном гнезде вылупляется до 3000 детенышей. Самцы вырастают крупнее самок [ 21 ] [ 22 ] примерно на 35 см (14 дюймов). [ 23 ]
Ссылки
- ^ Рейс, Р.; Лима, Ф. (2009). « Электрофор электрический » . Красный список исчезающих видов МСОП . 2009 : e.T167700A6369863. doi : 10.2305/IUCN.UK.2009-2.RLTS.T167700A6369863.en . Проверено 11 ноября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с де Сантана, К. Дэвид; Крэмптон, Уильям Г. Р.; и др. (сентябрь 2019 г.). «Неожиданное видовое разнообразие электрических угрей с описанием самого мощного живого генератора биоэлектричества» (PDF) . Природные коммуникации . 10 (1): 4000. Бибкод : 2019NatCo..10.4000D . дои : 10.1038/s41467-019-11690-z . ПМК 6736962 . ПМИД 31506444 . Архивировано из оригинала (PDF) 10 сентября 2019 г. Проверено 10 сентября 2019 г.
- ^ «Электрический угорь: диета и электрический шок» . www.britanica.com . Проверено 20 января 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Мермельштейн, Клаудия Дос Сантос; Коста, Маноэль Луис; Моура Нето, Вивальдо (сентябрь 2000 г.). «Цитоскелет электрической ткани Electrophorus electricus, L». Анналы Бразильской академии наук . 72 (3): 341–351. дои : 10.1590/S0001-37652000000300008 . ISSN 0001-3765 . ПМИД 11028099 .
- ^ Джордан, DS (1963). Роды рыб и классификация рыб . Издательство Стэнфордского университета. п. 330 .
- ^ Альберт, Дж. С. (2001). «Видовое разнообразие и филогенетическая систематика американских ножевых рыб (Gymnotiformes, Teleostei)». Разные публикации (190): 1–127. hdl : 2027.42/56433 .
- ^ Бутилье, Робер (1990). Газообмен позвоночных: от окружающей среды к клетке . Достижения сравнительной и экологической физиологии 6. Springer-Verlag Berlin. п. 285. ИСБН 9783642753800 .
- ^ Йохансен, Кьель; Ленфант, К.; Шмидт-Нильсен, Кнут; Петерсен, Дж. А. (июнь 1968 г.). «Газообмен и контроль дыхания у электрического угря Electrophorus electricus». Журнал сравнительной физиологии . 61 (2): 137–63. дои : 10.1007/BF00341112 . S2CID 22364103 .
- ^ Перейти обратно: а б Сюй, Цзянь; Лаван, Дэвид А. (ноябрь 2008 г.). «Разработка искусственных клеток для использования биологического градиента концентрации ионов» . Природные нанотехнологии . 3 (11): 666–70. Бибкод : 2008NatNa...3..666X . дои : 10.1038/nnano.2008.274 . ПМК 2767210 . ПМИД 18989332 .
- ^ Гилл, Виктория (4 декабря 2014 г.). «Электрические угри «дистанционно управляют добычей» » . Новости Би-би-си .
- ^ «Электрические угри дистанционно управляют нервной системой жертвы» . 17 февраля 2015 г.
- ^ Катания, Кеннет К. (апрель 2019 г.). «Шок и трепет». Научный американец . 320 (4): 62–69.
- ^ Перейти обратно: а б с Фрёзе, Райнер; Поли, Дэниел (ред.) (2005). « Электрофор электрический » в FishBase . Версия за декабрь 2005 г.
- ^ Трэгер, Линдси Л.; Сабат, Гжегож; Барретт-Уилт, Грегори А.; и др. (июль 2017 г.). «Хвост двух напряжений: протеомное сравнение трех электрических органов электрического угря» . Достижения науки . 3 (7): e1700523. Бибкод : 2017SciA....3E0523T . дои : 10.1126/sciadv.1700523 . ПМК 5498108 . ПМИД 28695212 .
- ^ Чинг, Биюнь; Ву, Цзя М.; Хионг, Кум К.; и др. (20 марта 2015 г.). «Изоформы α-субъединицы Na+/K+-АТФазы (nkaα) и уровни экспрессии их мРНК, общее содержание белка Nkaα и кинетические свойства Nka в скелетных мышцах и трех электрических органах электрического угря, Electrophorus electricus» . ПЛОС ОДИН 10 (3): e0118352. Бибкод : 2015PLoSO..1018352C . дои : 10.1371/journal.pone.0118352 . ПМК 4368207 . ПМИД 25793901 .
- ^ Катания, Кеннет К. (ноябрь 2015 г.). «Электрические угри концентрируют свое электрическое поле, чтобы вызвать непроизвольную усталость у борющейся добычи» . Современная биология . 25 (22): 2889–98. дои : 10.1016/j.cub.2015.09.036 . ПМИД 26521183 .
- ^ Альберт, Дж.С.; Закон, ХХ; Стоддард, ПК; и др. (2008). «Дело о секвенировании генома электрического угря Electrophorus electricus». Журнал биологии рыб . 72 (2): 331–354. дои : 10.1111/j.1095-8649.2007.01631.x .
- ^ Саймон, Стефани; Массули, Дж. (декабрь 1997 г.). «Клонирование и экспрессия ацетилхолинэстеразы из Electrophorus. Характер сплайсинга 3'-экзонов in vivo и в трансфицированных клетках млекопитающих» . Журнал биологической химии . 272 (52): 33045–55. дои : 10.1074/jbc.272.52.33045 . ПМИД 9407087 .
- ^ Циммерманн, Х.; Денстон, Чехия (июль 1976 г.). «Аденозинтрифосфат в холинергических пузырьках, выделенных из электрического органа Electrophorus electricus». Исследования мозга . 111 (2): 365–76. дои : 10.1016/0006-8993(76)90780-0 . ПМИД 949609 . S2CID 5619963 .
- ^ «Electrophorus electricus, Электрический угорь: рыболовство, аквариум» . www.fishbase.se . Проверено 22 декабря 2021 г.
- ^ Ассунсао, Мичиган; Швассманн, Х.О. (1995). «Размножение и развитие личинок Electrophorus electricus на острове Маражо (Пара, Бразилия)». Ихтиологическое исследование пресных вод . 6 (2): 175–184. ISSN 0936-9902 .
- ^ Пайпер, Росс (2007), Необыкновенные животные: Энциклопедия любопытных и необычных животных , Greenwood Press .
- ^ ван дер Слин, П.; Альберт, Дж. С., ред. (2017). Полевой путеводитель по рыбам Амазонки, Ориноко и Гвианы . Издательство Принстонского университета. п. 331. ИСБН 9781400888801 . OCLC 1004848434 .
Дальнейшее чтение
- Катания, Кеннет К., «Шокирующий хищный удар электрического угря», Science , том 346, № 6214, (5 декабря 2014 г.), стр. 1231–1234.
- Катания, КК, «Прыгающие угри электрифицируют угрозы, подтверждая рассказ Гумбольдта о битве с лошадьми», Труды Национальной академии наук , Том 113, № 13 (21 июня 2016 г.), стр. 6979-6984.
- Катания, Кеннет К. (2017). «Передача энергии человеку во время шокирующего прыжка электрического угря» . Современная биология . 27 (18): 2887–2891.e2. дои : 10.1016/j.cub.2017.08.034 . ПМИД 28918950 .
- Фингер С., «Доктор Александр Гарден, линнейец в колониальной Америке, и сага о пяти «электрических угрях»», «Перспективы биологии и медицины» , том 53, № 3 (лето 2010 г.), стр. 388– 406.
- Фингер С. и Пикколино М. « Шокирующая история электрических рыб: от древних эпох до зарождения современной нейрофизиологии» , Oxford University Press, (Нью-Йорк), 2011.
- Жерве, Р. (2017). «Феноменологическое понимание и электрические угри» . Теория . 32 (3): 293–302. дои : 10.1387/theoria.17294 . hdl : 10067/1486000151162165141 .
- Пламб, Г., «Электрический удар» и «Электрическая искра»: анатомы и эротизм на выставке электрических угрей Джорджа Бейкера в 1776 и 1777 годах», Endeavour , Том 34, № 3 (сентябрь 2010 г.), стр. 87–94.
- Трэгер, LL; Сабат, Г.; Барретт-Уилт, Джорджия; Уэллс, Великобритания; Сассман, MR (июль 2017 г.). «Хвост двух напряжений: протеомное сравнение трех электрических органов электрического угря» . Достижения науки . 3 (7): e1700523. Бибкод : 2017SciA....3E0523T . дои : 10.1126/sciadv.1700523 . ПМК 5498108 . ПМИД 28695212 .
- Тёркел, В.Дж., Искра из глубин: как шокирующие эксперименты с сильными электрическими рыбами привели к научным открытиям , издательство Университета Джонса Хопкинса, (Балтимор), 2013.
Внешние ссылки
Данные, относящиеся к Electrophorus electricus , на Wikispecies 
СМИ, связанные с Electrophorus electricus, на Викискладе? - Образовательный фильм 1954 года об электрическом угре от Научного института Муди.
