电鳗的放电特性启发「加拿大电鳗」

汇能金属 2023-07-01 12:15:03

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电鳗,一种有办法电死一匹马的鱼类,250年来科学家一直认为电鳗只有单一物种,直到最近,科学家证实找到另外2个新的电鳗物种,它们的头部和鱼鳃形状有些微差异。其中,新物种“Electrophorus voltai”更是有史以来能发布最强电压的生物体,达到860伏特。

大约有250种会自体发电的鱼类生活在南美洲流域,电鳗(学名:Electrophorus electricus)就是其中之一,它们以短暂而强力的放电能力闻名,外型如一条水管,最大可长达250厘米,更在1799年启发了全世界第一颗电池的设计。

电鳗的头部为正极,尾部为负极,它们的放电能力来自特化的肌肉组织所构成之放电体,每个放电体约可制造0.15伏特电压,当全身数千个放电体一起全力放电时,单只电鳗就可发布高达600伏特的电压。

此前,电鳗的电压最高纪录为650伏特,而最近康奈尔大学团队在观察南美洲亚马逊盆地的107只电鳗时,发现它们实际上有3个物种,另外2种新品种的学名分别为Electrophorus voltai和Electrophorus varii;其中,Electrophorus voltai电鳗在弯曲身体肌肉时,能发布破纪录的860伏特电压,使其成为迄今最强自体放电生物。

3种电鳗的分布流域也不太相同,原本的Electrophorus electricus电鳗生活在最北部,比如圭亚那盾地;Electrophorus voltai电鳗分布在南部高地;Electrophorus varii电鳗则集中在巴西北部充满矿物质的低地水域。

研究人员认为,Electrophorus voltai电鳗之所以能释放特别强的电压,也许就是为了适应电导率较低的高原水域,而低地水域由于富含矿物质,能有效传导电力,故Electrophorus varii电鳗自身无需发布太多电。

根据遗传基因分析,Electrophorus electricus、Electrophorus voltai原本拥有共同祖先,但在大约360万年前进化出现了分歧,原因可能是亚马逊河流向改变,将电鳗引向不同水域,为了适应不同的生活环境,电鳗开始发展出不同的发电强度,有别于过去科学家认为电鳗放电目的,主要是为了狩猎、自卫和导航。新论文发布在《自然通信》(Nature Communications)期刊。

(首图为新的电鳗物种Electrophorus varii,来源:史密森尼国家自然历史博物馆)

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