ปลาไฟฟ้าคือปลาที่สามารถสร้างสนามไฟฟ้าได้ไม่ว่าจะเพื่อรับรู้สิ่งต่างๆ รอบตัว เพื่อป้องกันตัว หรือเพื่อทำให้เหยื่อสลบ ปลาส่วนใหญ่ที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้นั้นก็สามารถรับรู้สนามไฟฟ้าได้เช่นกัน ยกเว้นเพียง วงศ์ ปลาดาว (Uranoscopidae) เท่านั้น ปลาไฟฟ้าแม้จะเป็นเพียงส่วนน้อยของปลาทั้งหมด แต่ก็มีทั้งชนิดที่อาศัยอยู่ในน้ำลึกและน้ำจืด รวมถึงปลาที่มีกระดูกอ่อนและปลาที่มีกระดูกแข็ง

ปลาไฟฟ้าสร้างสนามไฟฟ้าจากอวัยวะสร้างไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยเซลล์สร้างไฟฟ้าเซลล์กล้ามเนื้อหรือ เซลล์ ประสาท ที่ดัดแปลงแล้ว ทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าแรงสูง ใช้ในการค้นหาเหยื่อป้องกันตัวจากผู้ล่าและส่งสัญญาณเช่น ในการเกี้ยวพาราสี การปล่อยกระแสไฟฟ้าจากอวัยวะสร้างไฟฟ้ามีสองประเภท คือ แบบพัลส์และแบบคลื่น ซึ่งแตกต่างกันไปตามชนิดของปลาและหน้าที่การทำงาน

ปลาไฟฟ้าได้วิวัฒนาการพฤติกรรมเฉพาะทางมากมายปลาแคทฟิชฟันแหลมแอฟ ริกันซึ่งเป็นสัตว์นักล่าจะดักฟังสัญญาณไฟฟ้า อ่อนๆ ของปลาไหล มอร์ ไมริด ที่เป็นเหยื่อเพื่อระบุตำแหน่งเมื่อออกล่า ทำให้ปลาเหยื่อพัฒนาสัญญาณไฟฟ้าที่ตรวจจับได้ยากขึ้นปลาไนฟ์ฟิชจมูกทู่สร้างรูปแบบการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่คล้ายกับ รูปแบบ การระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าของปลาไหลไฟฟ้าอันตราย ซึ่งอาจเป็นรูปแบบหนึ่งของการเลียนแบบแบบเบทส์เพื่อยับยั้งผู้ล่าปลาไนฟ์ฟิชแก้วที่ใช้ความถี่คล้ายกันจะปรับความถี่ขึ้นหรือลงเพื่อตอบสนองต่อการหลีกเลี่ยงการรบกวนปลาไนฟ์ฟิชแอฟริกันได้วิวัฒนาการกลไกที่เกือบจะเหมือนกันนี้ โดยบังเอิญ

ปลาทุกชนิด แท้จริงแล้วสัตว์มีกระดูกสันหลัง ทั้งหมด ใช้สัญญาณไฟฟ้าในเส้นประสาทและกล้ามเนื้อ^{[ 1 ]}ปลากระดูกอ่อนและกลุ่มพื้นฐานอื่นๆ บางกลุ่มใช้การระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าแบบพาสซีฟโดยใช้เซ็นเซอร์ที่ตรวจจับสนามไฟฟ้า^{[ 2 ]} ตุ่นปากเป็ดและเม่นหนามได้วิวัฒนาการความสามารถนี้แยกกัน ปลาไนฟ์ฟิชและปลาช้างระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าแบบแอคทีฟ โดยสร้างสนามไฟฟ้าอ่อนๆ เพื่อหาเหยื่อ สุดท้าย ปลาในหลายกลุ่มมีความสามารถในการปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตที่ทรงพลังมากพอที่จะทำให้เหยื่อสลบหรือขับไล่ผู้ล่าในบรรดาปลาเหล่านี้ มีเพียงปลาสตาร์เกเซอร์ ซึ่งเป็นกลุ่มปลาทะเลที่มีกระดูกเท่านั้นที่ไม่ใช้การระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้า^{[ 3 ] [ 4 ]}

ในสัตว์มีกระดูกสันหลังการรับรู้กระแสไฟฟ้าเป็นลักษณะดั้งเดิมหมายความว่ามีอยู่ในบรรพบุรุษร่วมสุดท้าย^{[ 2 ]}การรับรู้กระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิมนี้เรียกว่า การรับรู้กระแสไฟฟ้าแบบแอมพูลลารี ตามชื่อของอวัยวะรับรู้ที่เกี่ยวข้อง คือแอมพูลลาของลอเรนซินี อวัยวะ เหล่านี้วิวัฒนาการมาจากเซนเซอร์เชิงกลของเส้นข้างลำตัวและพบในปลากระดูกอ่อน ( ฉลาม ปลากระเบนและปลาคิเมรา ) ปลาปอด ปลาบิเชอร์ปลา ซีลาแคน ท์ปลาสเตอร์เจียน ปลา พาย ซาลา แมน เดอร์ น้ำและ ซีซิเลียน แอ มพูลลาของลอเรนซินีสูญหายไปในช่วงต้นของการวิวัฒนาการของปลาที่มีกระดูกและสัตว์สี่ขาในกรณีที่การรับรู้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในกลุ่มเหล่านี้ มันได้รับการได้รับมาในภายหลังในวิวัฒนาการ โดยใช้อวัยวะอื่นที่ไม่ใช่และไม่เหมือนกับแอมพูลลาของลอเรนซินี^{[ 2 ] [ 5 ]}ปลาที่มีกระดูกทั่วไปส่วนใหญ่ไม่มีไฟฟ้า มีปลาไฟฟ้าประมาณ 350 ชนิด^{[ 6 ]}

อวัยวะไฟฟ้าได้วิวัฒนาการมาแปดครั้ง โดยสี่ครั้งในจำนวนนี้เป็นอวัยวะที่มีพลังมากพอที่จะปล่อยกระแสไฟฟ้าได้ แต่ละกลุ่มดังกล่าวเรียกว่ากลุ่ม วิวัฒนาการ ( clade ) ^{[ 7 ] [ 2 ]}อวัยวะไฟฟ้าส่วนใหญ่วิวัฒนาการมาจากเนื้อเยื่อสร้างกล้ามเนื้อ (myogenic tissue) อย่างไรก็ตาม กลุ่มหนึ่งของGymnotiformesคือApteronotidaeได้รับอวัยวะไฟฟ้ามาจากเนื้อเยื่อสร้างเส้นประสาท (neurogenic tissue) ^{[ 8 ]}ในGymnarchus niloticus (ปลาไนแอฟริกัน) กล้ามเนื้อหาง ลำตัว กล้ามเนื้อใต้เหงือก และกล้ามเนื้อตาถูกรวมเข้าไว้ในอวัยวะ ซึ่งน่าจะเป็นการยึดตรึงอิเล็กโทรดอย่างแข็งแรงขณะว่ายน้ำ ในบางชนิด ครีบหางจะหายไปหรือลดขนาดลง ซึ่งอาจช่วยลดการโค้งงอไปด้านข้างขณะว่ายน้ำ ทำให้สนามไฟฟ้าคงที่สำหรับการระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้า มีวิวัฒนาการแบบลู่เข้าในลักษณะเหล่านี้ในกลุ่ม mormyrids และ gymnotids ปลาไฟฟ้าที่อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีสิ่งกีดขวางน้อย เช่น ปลาที่อาศัยอยู่ก้นทะเลบางชนิด แสดงลักษณะเหล่านี้ได้น้อยลง สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการบรรจบกันของการระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของอวัยวะไฟฟ้าในทั้งสองกลุ่ม^{[ 9 ] [ 10 ]}

ปลาที่ออกหาตำแหน่งด้วยไฟฟ้าอย่างกระตือรือร้นจะถูกทำเครื่องหมายบนแผนภูมิวิวัฒนาการด้วยสายฟ้าสีเหลืองขนาดเล็กปลาที่สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าได้จะถูกทำเครื่องหมายด้วยสายฟ้าสีแดง ปลาที่ไม่ใช้ไฟฟ้าและออกหาตำแหน่งด้วยไฟฟ้าแบบพาสซีฟ อย่างเดียว จะไม่แสดง^{[ 2 ] [ 11 ] [ 10 ]}

ปลาไฟฟ้าอ่อนสร้างกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันโดยทั่วไปน้อยกว่า 1 โวลต์ กระแสไฟฟ้าเหล่านี้อ่อนเกินกว่าจะทำให้เหยื่อสลบได้ แต่กลับถูกใช้เพื่อการนำทาง การระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าโดยอาศัยตัวรับไฟฟ้าในผิวหนัง และการสื่อสารด้วยไฟฟ้ากับปลาไฟฟ้าชนิดอื่น กลุ่มหลักของปลาไฟฟ้าอ่อน ได้แก่Osteoglossiformesซึ่งรวมถึงMormyridae (ปลาช้าง) และปลามีดแอฟริกันGymnarchusและGymnotiformes (ปลามีดอเมริกาใต้) สองกลุ่มนี้มีการวิวัฒนาการแบบลู่เข้าโดยมีพฤติกรรมและความสามารถที่คล้ายคลึงกัน แต่มีตัวรับไฟฟ้าและอวัยวะสร้างไฟฟ้าที่แตกต่างกัน^{[ 2 ] [ 11 ]}

ปลาไฟฟ้าที่มีพลังไฟฟ้าสูง ได้แก่ปลาไหลไฟฟ้าปลาแคทฟิชไฟฟ้า ปลา กระเบน ไฟฟ้าและปลาดาวมีอวัยวะปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มีพลังมากพอที่จะทำให้เหยื่อสลบหรือใช้ในการป้องกันตัว [ ^{14 ] และ}การนำทาง[ ^{15 ] [ 9 ] [ 16 ] ปลา}ไหลไฟฟ้า แม้จะมีขนาดเล็กมาก ก็สามารถปล่อยพลังงานไฟฟ้าได้มาก และมีกระแสไฟฟ้ามากพอที่จะเกินขีดจำกัดความเจ็บปวดของสัตว์หลายชนิด[ 17 ^{]บางครั้ง}ปลาไหลไฟฟ้าจะกระโดดขึ้นจากน้ำเพื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าใส่ผู้ล่าโดยตรง ดังที่ได้มีการทดสอบกับแขนของมนุษย์แล้ว^{[ 17 ]}

แอมพลิจูดของเอาต์พุตไฟฟ้าจากปลาเหล่านี้สามารถอยู่ในช่วง 10 ถึง 860 โวลต์โดยมีกระแสไฟฟ้าสูงถึง 1 แอมแปร์ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม เช่น ค่าการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันของน้ำเค็มและน้ำจืด เพื่อเพิ่มกำลังไฟฟ้าที่ส่งไปยังสภาพแวดล้อมให้สูงสุด ค่าความต้านทานของอวัยวะไฟฟ้าและน้ำจะต้องตรงกัน : ^{[ 13 ]}

• ปลาทะเลที่มีกระแสไฟฟ้าแรงสูงจะปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันต่ำแต่กระแสสูง ในน้ำเค็ม แรงดันเพียงเล็กน้อยก็สามารถขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ โดยมีข้อจำกัดอยู่ที่ความต้านทานภายในของอวัยวะสร้างกระแสไฟฟ้า ดังนั้น อวัยวะสร้างกระแสไฟฟ้าจึงประกอบด้วยเซลล์สร้างกระแสไฟฟ้าจำนวนมากเรียงตัวขนานกัน
• ปลาน้ำจืดมีการปล่อยประจุไฟฟ้าแรงสูงแต่กระแสต่ำ ในน้ำจืด พลังงานถูกจำกัดด้วยแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการขับเคลื่อนกระแสผ่านความต้านทานสูงของตัวกลาง ดังนั้นปลาเหล่านี้จึงมีเซลล์จำนวนมากเรียงต่อกัน^{[ 13 ]}

อวัยวะไฟฟ้ามีความหลากหลายอย่างมากในกลุ่มปลาไฟฟ้า พวกมันวิวัฒนาการมาจากเนื้อเยื่อที่ไวต่อการกระตุ้นและมีกิจกรรมทางไฟฟ้าซึ่งใช้ศักยภาพการกระทำในการทำงาน: ส่วนใหญ่มาจากเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ แต่ในบางกลุ่มอวัยวะนี้มาจากเนื้อเยื่อประสาท^{[ 18 ]}อวัยวะนี้อาจอยู่ตามแนวแกนของร่างกาย เช่นในปลาไหลไฟฟ้าและGymnarchusอาจอยู่ในหาง เช่นในปลาช้าง หรืออาจอยู่ในหัว เช่นในปลากระเบนไฟฟ้าและปลาดาว^{[ 3 ] [ 8 ] [ 19 ]}

อวัยวะไฟฟ้าประกอบด้วยอิเล็กโทรไซต์ ซึ่งเป็นเซลล์ขนาดใหญ่และแบนที่สร้างและเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้รอการปล่อย ปลายด้านหน้าของเซลล์เหล่านี้ตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากระบบประสาทและมีช่องโซเดียมปลายด้านหลังมีปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมอิเล็กโทรไซต์จะกลายเป็นขั้วเมื่อถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณจากระบบประสาท นิวรอนปล่อยสารสื่อประสาทอะเซทิล โคลีน ซึ่งจะกระตุ้นให้ตัวรับอะเซทิลโคลีนเปิดออกและไอออนโซเดียมไหลเข้าสู่อิเล็กโทรไซต์^{[ 15 ]}การไหลเข้าของไอออนโซเดียมที่มีประจุบวกทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เกิดการลดขั้วเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้ช่องโซเดียมแบบมีประตูที่ปลายด้านหน้าของเซลล์เปิดออก และไอออนโซเดียมจำนวนมากไหลเข้าสู่เซลล์ ส่งผลให้ปลายด้านหน้าของอิเล็กโทรไซต์มีประจุบวกสูง ในขณะที่ปลายด้านหลังซึ่งยังคงสูบไอออนโซเดียมออกไปยังคงมีประจุลบ ทำให้เกิดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า ( แรงดันไฟฟ้า ) ระหว่างปลายของเซลล์ หลังจากปล่อยแรงดันไฟฟ้าแล้ว เยื่อหุ้มเซลล์จะกลับไปสู่ศักยภาพพักตัวจนกว่าจะถูกกระตุ้นอีกครั้ง^{[ 15 ]}

การปล่อยกระแสไฟฟ้าจากอวัยวะไฟฟ้า (EODs) จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงตามเวลาสำหรับการระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าไม่ว่าจะเป็นแบบเป็นจังหวะ เช่นใน Mormyridae หรือแบบเป็นคลื่น เช่นใน Torpediniformes และGymnarchusซึ่งเป็นปลามีดแอฟริกัน^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}ปลาไฟฟ้าหลายชนิดยังใช้ EODs ในการสื่อสาร ในขณะที่ชนิดที่มีกระแสไฟฟ้าแรงสูงจะใช้ EODs ในการล่าหรือป้องกันตัว^{[ 20 ]}สัญญาณไฟฟ้าของพวกมันมักจะเรียบง่ายและเป็นแบบแผน เหมือนกันทุกครั้ง^{[ 19 ]}

ปลาไฟฟ้าอ่อนสามารถสื่อสารกันได้โดยการปรับรูปคลื่น ไฟฟ้า ที่พวกมันสร้างขึ้น พวกมันอาจใช้สิ่งนี้เพื่อดึงดูดคู่ครองและในการแสดงอาณาเขต^{[ 22 ]}

ใน การส่งสัญญาณ แบบแยกเพศเช่นในปลาผีสีน้ำตาล ( Apteronotus leptorhynchus ) อวัยวะไฟฟ้าจะสร้างสัญญาณที่แตกต่างกันเพื่อให้บุคคลในสายพันธุ์เดียวกันหรือต่างสายพันธุ์ได้รับ^{[ 23 ]}อวัยวะไฟฟ้าจะทำงานเพื่อสร้างการปล่อยประจุที่มีความถี่ที่แน่นอนพร้อมกับการปรับเปลี่ยนสั้นๆ ที่เรียกว่า "เสียงแหลม" และ "การเพิ่มความถี่อย่างค่อยเป็นค่อยไป" ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสายพันธุ์และแตกต่างกันระหว่างเพศ^{[ 24 ] [ 20 ]}ตัวอย่างเช่น ในสกุลปลาแก้วEigenmanniaตัวเมียจะสร้างคลื่นไซน์ ที่เกือบบริสุทธิ์ โดยมีฮาร์โมนิกน้อย ตัวผู้จะสร้างรูปคลื่นที่ไม่ใช่ไซน์ที่คมกว่ามากโดยมีฮาร์โมนิกที่ แข็งแกร่ง ^{[ 25 ]}

ปลาไนฟ์ฟิชจมูกทู่ตัวผู้( Brachyhypopomus ) ผลิตเสียง "หึ่ง" ไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเพื่อดึงดูดตัวเมีย ซึ่งใช้พลังงาน 11–22% ของงบประมาณพลังงานทั้งหมด ในขณะที่การสื่อสารด้วยไฟฟ้าของตัวเมียใช้พลังงานเพียง 3% ตัวผู้ขนาดใหญ่ผลิตสัญญาณที่มีแอมพลิจูดสูงกว่า และตัวเมียจะชอบสัญญาณเหล่านี้มากกว่า ต้นทุนของตัวผู้จะลดลงตามจังหวะชีวภาพโดยจะมีกิจกรรมมากขึ้นในช่วงกลางคืน ที่ มีการเกี้ยวพาราสีและวางไข่ และน้อยลงในช่วงเวลาอื่น^{[ 26 ]}

ปลาแคทฟิชไฟฟ้า ( Malapteruridae ) มักใช้การปล่อยกระแสไฟฟ้าเพื่อขับไล่สายพันธุ์อื่นออกจากแหล่งที่อยู่อาศัย ในขณะที่พวกมันจะต่อสู้กันเองตามพิธีกรรมด้วยการอ้าปากและบางครั้งก็กัดกัน แต่แทบจะไม่ใช้การปล่อยกระแสไฟฟ้าจากอวัยวะไฟฟ้าเลย^{[ 27 ]}

รูปแบบการปล่อยกระแสไฟฟ้าของปลาไนฟ์ฟิชจมูกทู่คล้ายกับการปล่อยกระแสไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรโลเคทีฟแรงดันต่ำของปลาไหลไฟฟ้าเชื่อกันว่านี่เป็นรูปแบบหนึ่งของการหลอกลวงการเลียนแบบแบบเบทส์ของปลาไหลไฟฟ้าที่มีการป้องกันอย่างแข็งแกร่ง^{[ 28 ]}

ปลาที่ล่าปลาที่ตรวจจับด้วยไฟฟ้าอาจ "ดักฟัง" ^{[ 29 ]}การปล่อยกระแสไฟฟ้าของเหยื่อเพื่อตรวจจับพวกมัน ปลาแคทฟิชแอฟริกันฟันแหลม ( Clarias gariepinus ) ที่รับรู้กระแสไฟฟ้าได้อาจล่าปลาMarcusenius macrolepidotus ที่มีกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ ด้วยวิธีนี้^{[ 30 ]}สิ่งนี้ได้ผลักดันให้เหยื่อ ในการแข่งขันวิวัฒนาการพัฒนาสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือมีความถี่สูงขึ้นซึ่งตรวจจับได้ยากขึ้น^{[ 31 ]}

มีการตั้งทฤษฎีไว้ตั้งแต่ช่วงปี 1950 แล้วว่าปลาไฟฟ้าที่อยู่ใกล้กันอาจประสบกับการรบกวนบางประเภท ในปี 1963 อากิระ วาตานาเบะ และคิมิฮิสะ ทาเคดะ ได้ค้นพบการตอบสนองการหลีกเลี่ยงการรบกวนในEigenmannia [ ^{32 ] เมื่อ}ปลาสองตัวเข้าใกล้กัน สนามไฟฟ้าของพวกมันจะรบกวนกัน^{[ 33 ]}ซึ่งทำให้เกิดจังหวะที่มีความถี่เท่ากับความแตกต่างระหว่างความถี่การปล่อยประจุของปลาทั้งสองตัว^{[ 33 ]}การตอบสนองการหลีกเลี่ยงการรบกวนจะเกิดขึ้นเมื่อปลาสัมผัสกับจังหวะที่ช้า หากความถี่ของปลาข้างเคียงสูงกว่า ปลาจะลดความถี่ลง และในทางกลับกัน^{[ 32 ] [ 25 ]}การตอบสนองการหลีกเลี่ยงการรบกวนที่คล้ายกันนี้ถูกค้นพบในGymnarchus niloticusซึ่งเป็นปลามีดแอฟริกันที่มีความสัมพันธ์ห่างไกลกัน โดยวอลเตอร์ ไฮลิเกนเบิร์กในปี 1975 ซึ่งเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของวิวัฒนาการแบบลู่เข้ากันระหว่างปลาไฟฟ้าของแอฟริกาและอเมริกาใต้^{[ 34 ]}ทั้ง กลไก การคำนวณทางประสาทและการตอบสนองทางพฤติกรรมนั้นเกือบจะเหมือนกันในทั้งสองกลุ่ม^{[ 35 ]}

• การตรวจจับคุณลักษณะ (ระบบประสาท)