กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 19 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

"},"parent_authority":{"wt":"[[Theodore Gill|Gill]], 1872"},"taxon":{"wt":"Electrophorus"},"authority":{"wt":"Gill, 1864"},"type_species":{"wt":"''[[Electrophorus...

ปลาไหลไฟฟ้า

ปลาไหลไฟฟ้าเป็นสกุล Electrophorus ของปลาน้ำจืดเขตร้อนชื้นจากอเมริกาใต้ในวงศ์Gymnotidaeซึ่งพวกมันเป็นสมาชิกเพียงกลุ่มเดียวในวงศ์ย่อยElectrophorinae [ 1 ]พวกมันเป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการทำให้เหยื่อสลบโดยการสร้างกระแสไฟฟ้า โดยปล่อยกระแสไฟฟ้าได้สูงถึง 860 โวลต์ความสามารถทางไฟฟ้าของพวกมันได้รับการศึกษาครั้งแรกในปี 1775 ซึ่งมีส่วนช่วยในการประดิษฐ์แบตเตอรี่ไฟฟ้าในปี 1800

แม้จะมีชื่อว่าปลาไหลไฟฟ้า แต่พวกมันไม่ได้มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับปลาไหลแท้ ( Anguilliformes ) แต่เป็นสมาชิกของอันดับปลามี ด (Gymnotiformes ) ซึ่งเป็นอันดับปลาที่รับรู้กระแสไฟฟ้าได้ อันดับนี้มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับปลาแคทฟิชมากกว่า ในปี 2019 ปลาไหลไฟฟ้าถูกแบ่งออกเป็นสามชนิด ก่อนหน้านั้นกว่าสองศตวรรษ เชื่อกันว่าสกุลนี้มีเพียงชนิดเดียว คือ Electrophorus electricus

พวกมันเป็นสัตว์หากินกลางคืน หายใจด้วยอากาศเท่านั้น มีสายตาไม่ดีนัก แต่ใช้การหาตำแหน่งด้วยกระแสไฟฟ้า ช่วย พวกมันกินปลาเป็นหลัก ปลาไหลไฟฟ้าจะเติบโตไปเรื่อยๆ ตราบเท่าที่มันยังมีชีวิตอยู่ โดยจะเพิ่มกระดูกสันหลังขึ้นเรื่อยๆ ตัวผู้มีขนาดใหญ่กว่าตัวเมีย ปลาไหลไฟฟ้าที่เลี้ยงไว้ในกรงบางตัวมีอายุยืนกว่า 20 ปี

วิวัฒนาการ

อนุกรมวิธาน

เมื่อคาร์ล ลินเนียสบรรยายลักษณะของ ปลาไหลไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1766 โดยอิงจากการวิจัยภาคสนามในช่วงแรกโดยชาวยุโรปในอเมริกาใต้และตัวอย่างที่ส่งกลับไปยังยุโรปเพื่อการศึกษา[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]เขาใช้ชื่อGymnotus electricusโดยจัดให้อยู่ในสกุลเดียวกับGymnotus carapo (ปลาไนลายแถบ) [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]เขาสังเกตว่าปลาชนิดนี้มาจากแม่น้ำในสุรินามทำให้เกิดอาการช็อกที่เจ็บปวด และมีหลุมเล็กๆ รอบหัว[ 5 ] [ a ]

ในปี พ.ศ. 2407 Theodore Gillได้ย้ายปลาไหลไฟฟ้าไปอยู่ในสกุลของตัวเอง คือElectrophorus [ 6 ] ชื่อ นี้มาจากภาษากรีกήλεκτρον ( ḗlektron ' อำพันซึ่งเป็นสารที่สามารถกักเก็บไฟฟ้าสถิตได้ ') และφέρω ( phérō 'ฉันแบกรับ') ซึ่งมีความหมายว่า 'ผู้แบกรับไฟฟ้า' [ 9 ] [ 10 ]ในปี พ.ศ. 2415 Gill ตัดสินใจว่าปลาไหลไฟฟ้ามีความแตกต่างเพียงพอที่จะมีวงศ์ของตัวเอง คือ Electrophoridae [ 11 ]ในปี พ.ศ. 2541 Albertและ Campos-da-Paz ได้รวม สกุล Electrophorusเข้ากับวงศ์Gymnotidaeร่วมกับGymnotus [ 12 ]เช่นเดียวกับ Ferraris และเพื่อนร่วมงานในปี พ.ศ. 2560 [ 7 ] [ 13 ]

ในปี 2019 C. David de Santana และเพื่อนร่วมงานได้แบ่งE. electricusออกเป็นสามชนิดโดยพิจารณาจากความแตกต่างของ DNA นิเวศวิทยาและถิ่นที่อยู่ กายวิภาคและสรีรวิทยา และความสามารถทางไฟฟ้า สามชนิดดังกล่าวได้แก่E. electricus (ซึ่งในความหมายที่แคบกว่าเดิม) และสองชนิดใหม่คือE. voltaiและE. varii [ 14 ] อย่างไรก็ตามการแก้ไขนี้ไม่ได้กล่าวถึงElectrophorus multivalvulusซึ่งได้รับการอธิบายจากอเมซอนของเปรูโดย Nakashima ในปี 1941 [ 15 ]ดังนั้นE. varii (ซึ่งได้รับการอธิบายจากภูมิภาคเดียวกัน) อาจเป็นชื่อพ้องรองของE. multivalvulusและได้รับการพิจารณาเช่นนั้นโดยนักชีววิทยาบางคน[ 16 ] [ 17 ]

วิวัฒนาการ

ปลาไหลไฟฟ้าเป็นกลุ่มปลาที่มีกระแสไฟฟ้าแรงสูงในอันดับGymnotiformesซึ่งเป็นปลาไนฟ์ฟิชในอเมริกาใต้[ 14 ]ดังนั้นปลาไหลไฟฟ้าจึงไม่ได้มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับปลาไหลแท้ ( Anguilliformes ) [ 18 ] คาดว่า สายพันธุ์ของ สกุล ElectrophorusแยกตัวออกจากสกุลGymnotus ซึ่งเป็นญาติใกล้ชิดกัน ในช่วงยุคครีเทเชียส [ 19 ] ปลาไนฟ์ฟิชส่วนใหญ่มีกระแสไฟฟ้าอ่อน สามารถใช้ไฟฟ้า ในการหาตำแหน่งได้ แต่ไม่สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตได้[ 20 ]ความสัมพันธ์ของพวกมันดังที่แสดงในแผนภูมิวิวัฒนาการ ได้รับการวิเคราะห์โดยการจัดลำดับดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียในปี 2019 [ 21 ] [ 22 ]ปลาที่ใช้ไฟฟ้าในการหาตำแหน่งจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสายฟ้าสีเหลืองขนาดเล็กสัญลักษณ์สำหรับการค้นหาปลาด้วยไฟฟ้าปลาที่สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตได้จะถูกทำเครื่องหมายด้วยสายฟ้าสีสัญลักษณ์ของปลาที่มีกระแสไฟฟ้าแรงสูงแดง[ 19 ] [ 23 ] [ 24 ]

สายพันธุ์

มีสามชนิดที่ได้รับการอธิบายไว้ในสกุลนี้ ซึ่งรูปร่างหรือสีของร่างกายไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ: [ 14 ]

ภาพเอกซเรย์และภาพถ่ายหัวของปลาไหลไฟฟ้าทั้งสามชนิด
ความแตกต่างระหว่างปลาไหลไฟฟ้าสามชนิด ได้แก่E. electricus , E. voltaiและE. varii [ 14 ]
ร่างกาย (จากบนลงล่าง) ของE. electricus , E. voltaiและE. varii [ 14 ]

E. variiดูเหมือนจะแยกตัวออกจากสายพันธุ์อื่นเมื่อประมาณ 7.1 ล้านปีก่อนในช่วงปลายยุคไมโอซีนในขณะที่E. electricusและE. voltaiอาจแยกตัวออกจากกันเมื่อประมาณ 3.6 ล้านปีก่อนในช่วงยุคไพลโอซีน[ 14 ]

นิเวศวิทยา

ทั้งสามชนิดมีการกระจายตัวที่ไม่ทับซ้อนกันเป็นส่วนใหญ่ในภาคเหนือของทวีปอเมริกาใต้E. electricusอยู่ทางเหนือ โดยจำกัดอยู่เฉพาะในGuiana Shieldในขณะที่E. voltaiอยู่ทางใต้ กระจายตัวตั้งแต่Brazilian shieldขึ้นไปทางเหนือ ทั้งสองชนิดอาศัยอยู่ในแหล่งน้ำบนที่สูงE. variiอยู่ทางตอนกลาง ส่วนใหญ่อยู่ในที่ราบต่ำ[ 14 ]บริเวณที่ราบต่ำของE. variiเป็นสภาพแวดล้อมที่แปรผันได้ โดยมีถิ่นที่อยู่ตั้งแต่ลำธาร ทุ่งหญ้า หุบเขา ไปจนถึงบ่อ และมีการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำอย่างมากระหว่างฤดูฝนและฤดูแล้ง[ 26 ]ทั้งหมดอาศัยอยู่บนพื้นแม่น้ำที่เป็นโคลน และบางครั้งก็อยู่ในหนองน้ำ โดยชอบพื้นที่ที่มีร่มเงามาก พวกมันสามารถทนต่อน้ำที่มีออกซิเจนต่ำได้ เนื่องจากพวกมันจะว่ายขึ้นสู่ผิวน้ำเพื่อหายใจเอาอากาศ[ 27 ]

ปลาไหลไฟฟ้าส่วนใหญ่ออกหากินเวลากลางคืน[ 28 ] E. voltaiกินปลาเป็นหลัก โดยเฉพาะปลาแคทฟิชเกราะMegalechis thoracata [ 29 ] พบ E. voltaiตัวหนึ่งที่มีซีซิเลียน (สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกที่ไม่มีขา) Typhlonectes compressicaudaอยู่ในกระเพาะ ซึ่งอาจหมายความว่าสายพันธุ์นี้ทนต่อสารพิษที่ผิวหนัง ของซีซิเลียนได้ [ 30 ] บางครั้ง E. voltaiล่าเป็นฝูง และเคยถูกสังเกตเห็นว่ากำลังไล่ล่าฝูงปลาเตตร้าจากนั้นก็ต้อนพวกมันและโจมตีปลาที่อยู่รวมกันอย่างหนาแน่นพร้อมกัน[ 31 ]ส่วนอีกสายพันธุ์หนึ่งคือE. varii ก็เป็น นักล่าปลาเช่นกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งมันจะล่าCallichthyidae (ปลาแคทฟิชเกราะ) และCichlidae (ปลาซิคลิก) [ 32 ]

แผนที่ทวีปอเมริกาใต้แสดงการกระจายตัวของปลาไหลไฟฟ้าทั้งสามชนิด
แผนที่ส่วนเหนือของอเมริกาใต้แสดงการกระจายตัวของตัวอย่างElectrophorus สามชนิด : E. electricus (1, สีแดง); E. voltai (2, สีน้ำเงิน); E. varii (3, สีเหลือง) [ 14 ]

ชีววิทยา

ชีววิทยาทั่วไป

โครงกระดูกของปลาไหลไฟฟ้า โดยมี กระดูกสันหลังยาวอยู่ด้านบน และกระดูกแผ่เป็นแถวอยู่ด้านล่าง

ปลาไหลไฟฟ้ามีลำตัวยาวและอ้วน ค่อนข้างเป็นทรงกระบอกที่ส่วนหน้า แต่แบนลงไปทางส่วนหางE. electricusสามารถยาว ได้ถึง 2 เมตร (6 ฟุต 7 นิ้ว) และหนัก 20 กิโลกรัม (44 ปอนด์)ปากอยู่ด้านหน้าของจมูกและเปิดขึ้นด้านบนพวกมันมีผิวหนังเรียบหนา สีน้ำตาลถึงดำ มีท้องสีเหลืองหรือแดง และไม่มีเกล็ด[ 14 ] [ 33 ] [ 34 ] ครีบหน้าอกแต่ละข้างมีกระดูกรัศมีเล็กๆ 8 ชิ้นที่ปลาย[ 33 ] พวกมันมีกระดูกสันหลังก่อนหางมากกว่า 100 ชิ้น (ไม่รวมหาง) ในขณะที่ปลาจิมโนทิดชนิดอื่นๆ มีมากถึง 51 ชิ้น โดยรวมแล้วอาจมีกระดูกสันหลังมากถึง 300 ชิ้น[ 12 ] ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างครีบหางและครีบก้นซึ่งทอดยาวไปตามลำตัวด้านล่างเป็นส่วนใหญ่และมีก้าน กระดูกมากกว่า 400 ก้าน[ 14 ] [ 35 ]ปลาไหลไฟฟ้าอาศัยการเคลื่อนไหวคล้ายคลื่นของครีบก้นที่ยาวเพื่อขับเคลื่อนตัวเองไปในน้ำ[ 36 ]     

ปลาไหลไฟฟ้าได้รับออกซิเจนส่วนใหญ่โดยการหายใจเอาอากาศเข้าไปโดยใช้ การ สูบฉีดในช่องปาก[ 34 ] [ 37 ]ซึ่งทำให้พวกมันสามารถอาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีระดับออกซิเจนแตกต่างกันอย่างมาก รวมถึงลำธาร หนองน้ำ และสระน้ำ[ 37 ] : 719–720ช่องปากของ ปลาไหลไฟฟ้า มีลักษณะเฉพาะในกลุ่มปลาจิมโนทิดคือบุด้วยเยื่อเมือกที่มีลักษณะเป็นริ้วและมีเลือดมาเลี้ยงอย่างอุดมสมบูรณ์ ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศและเลือด[ 12 ] [ 38 ]ทุกๆ ประมาณสองนาที ปลาจะดูดอากาศเข้าไปทางปาก เก็บไว้ในช่องปาก และขับออกทางช่องเปิดเหงือกที่ด้านข้างของหัว[ 38 ] แตกต่างจากปลาที่หายใจเอาอากาศชนิดอื่นๆ เหงือกเล็กๆ ของปลาไหลไฟฟ้าจะไม่ระบายอากาศเมื่อดูดอากาศเข้าไป คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ที่ผลิตได้จะถูกขับออกทางผิวหนัง[ 34 ]ปลาเหล่านี้สามารถอยู่รอดบนบกได้หลายชั่วโมงหากผิวหนังของพวกมันเปียกเพียงพอ[ 39 ]

ปลาไหลไฟฟ้ามีตาเล็กและมองเห็นได้ไม่ดี[ 34 ] [ 40 ]พวกมันสามารถได้ยินผ่านอวัยวะเวเบอร์ซึ่งประกอบด้วยกระดูกเล็กๆ ที่เชื่อมต่อหูชั้นในกับถุงลม[ 41 ]อวัยวะสำคัญทั้งหมดถูกจัดไว้ใกล้กับส่วนหน้าของสัตว์ โดยใช้พื้นที่เพียง 20% และแยกออกจากอวัยวะไฟฟ้า[ 42 ]

สรีรวิทยาไฟฟ้า

ภาพถ่ายหัวของปลาไหลไฟฟ้า
หลุม เส้นข้างเรียงเป็นแถวที่ด้านบนและด้านข้างของศีรษะและลำตัว หลุมเหล่านี้มีทั้งตัวรับไฟฟ้าและตัวรับแรงกล[ 43 ]

ปลาไหลไฟฟ้าสามารถระบุตำแหน่งเหยื่อได้โดยใช้ตัวรับสัญญาณไฟฟ้าที่ได้มาจากอวัยวะเส้นข้างลำตัวในหัว เส้นข้างลำตัวเองเป็นตัวรับความรู้สึกเชิงกลทำให้พวกมันสามารถรับรู้การเคลื่อนไหวของน้ำที่เกิดจากสัตว์ที่อยู่ใกล้เคียง ท่อเส้นข้างลำตัวอยู่ใต้ผิวหนัง แต่ตำแหน่งของมันสามารถมองเห็นได้เป็นเส้นหลุมบนหัว[ 43 ]ปลาไหลไฟฟ้าใช้ตัวรับสัญญาณแบบ หัวที่มีความไวต่อความถี่สูง ซึ่งกระจายอยู่เป็นหย่อมๆ ทั่วร่างกาย เพื่อล่าปลาไนตัวอื่นๆ[ 9 ]

กายวิภาคของปลาไหลไฟฟ้า: รายละเอียดแรกแสดงให้เห็นกลุ่มของเซลล์สร้างกระแสไฟฟ้าที่รวมตัวกันเป็นอวัยวะสร้างกระแสไฟฟ้า รายละเอียดที่สองแสดงให้เห็นเซลล์แต่ละเซลล์ที่มีช่องไอออนและปั๊มผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ปุ่มปลายประสาท ของเซลล์ประสาทกำลังปล่อยสารสื่อประสาท เพื่อกระตุ้นการทำงานทางไฟฟ้า รายละเอียดสุดท้ายแสดงให้เห็นโซ่ โปรตีนที่ขดเป็นเกลียวของช่องไอออน

ปลาไหลไฟฟ้ามี อวัยวะไฟฟ้าสามคู่เรียงตัวตามแนวยาว ได้แก่ อวัยวะหลัก อวัยวะของฮันเตอร์ และอวัยวะของแซคส์ อวัยวะเหล่านี้ทำให้ปลาไหลไฟฟ้าสามารถสร้างการปล่อยกระแสไฟฟ้า ได้สองประเภท คือ แรงดันต่ำและแรงดันสูง[ 14 ]อวัยวะเหล่านี้ประกอบด้วยอิเล็กโทรไซต์ซึ่งดัดแปลงมาจากเซลล์กล้ามเนื้อ[ 44 ] [ 45 ]เช่นเดียวกับเซลล์กล้ามเนื้อ อิเล็กโทรไซต์ของปลาไหลไฟฟ้าประกอบด้วยโปรตีนแอคตินและเดสมินแต่ในขณะที่โปรตีนในเซลล์กล้ามเนื้อก่อตัวเป็นโครงสร้างหนาแน่นของเส้นใย ขนาน ในอิเล็กโทรไซต์ โปรตีนเหล่านี้จะก่อตัวเป็นเครือข่ายหลวมๆ มีเดสมินห้ารูปแบบที่แตกต่างกันในอิเล็กโทรไซต์ เมื่อเทียบกับสองหรือสามรูปแบบในกล้ามเนื้อ[ 46 ]แต่หน้าที่ของมันในอิเล็กโทรไซต์ยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดจนถึงปี 2017 [ 47 ]

โปรตีนช่องโพแทสเซียมที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยประจุไฟฟ้าของอวัยวะไฟฟ้า ได้แก่KCNA1 , KCNH6และKCNJ12มีการกระจายตัวแตกต่างกันในอวัยวะไฟฟ้าทั้งสาม โดยโปรตีนส่วนใหญ่มีมากที่สุดในอวัยวะหลักและมีน้อยที่สุดในอวัยวะของ Sachs แต่ KCNH6 มีมากที่สุดในอวัยวะของ Sachs [ 47 ]อวัยวะหลักและอวัยวะของ Hunter อุดมไปด้วยโปรตีนแคลโมดูลินซึ่งเกี่ยวข้องกับการควบคุมระดับไอออนแคลเซียม แคลโมดูลินและแคลเซียมช่วยควบคุมช่องโซเดียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าซึ่งสร้างการปล่อยประจุไฟฟ้า[ 47 ] [ 48 ]อวัยวะเหล่านี้ยังอุดมไปด้วยโซเดียมโพแทสเซียม ATPaseซึ่ง เป็น ปั๊มไอออนที่ใช้สร้างความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าข้ามเยื่อหุ้มเซลล์[ 47 ] [ 49 ]

การปล่อยกระแสไฟฟ้าสูงสุดจากอวัยวะหลักมีอย่างน้อย 600 โวลต์ทำให้ปลาไหลไฟฟ้าเป็นปลาไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดในบรรดา ปลาไฟฟ้าทั้งหมด [ 50 ]ปลาน้ำจืดเช่นปลาไหลไฟฟ้าต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อให้เกิดการช็อตที่รุนแรง เนื่องจากน้ำจืดมีความต้านทานสูงในขณะที่ปลาไฟฟ้าในทะเลที่มีพลัง เช่น ปลากระเบนตอร์ปิโดสามารถช็อตได้ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่ามาก แต่มีกระแสไฟฟ้าสูงกว่ามาก ปลาไหลไฟฟ้าสร้างการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่รุนแรงได้อย่างรวดเร็วมาก ในอัตราสูงถึง 500 เฮิรตซ์ซึ่งหมายความว่าการช็อตแต่ละครั้งจะกินเวลาเพียงประมาณสองมิลลิวินาที[ 51 ]เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าสูง ปลาไหลไฟฟ้าจะเรียงเซลล์ไฟฟ้าประมาณ 6,000 เซลล์แบบอนุกรม (ตามแนวยาว) ในอวัยวะหลัก อวัยวะดังกล่าวมีเซลล์ไฟฟ้าเรียงกันแบบขนานประมาณ 35 เซลล์ในแต่ละด้านของร่างกาย[ 51 ]ความสามารถในการสร้างพัลส์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงและความถี่สูงยังช่วยให้ปลาไหลไฟฟ้าสามารถระบุตำแหน่งเหยื่อที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วได้ด้วยไฟฟ้า[ 52 ]กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ส่งผ่านระหว่างพัลส์แต่ละครั้งสามารถสูงถึงประมาณ 1 แอมแปร์ที่ 500V [ 53 ]

แผนภาพแสดงเหตุผลว่าทำไมปลาไฟฟ้าในน้ำจืดจึงต้องผลิตแรงดันไฟฟ้าสูง
การจับคู่ความต้านทานในปลาไฟฟ้าแรงสูง เนื่องจากน้ำจืดเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี ทำให้กระแสไฟฟ้า มีจำกัด ปลาไหลไฟฟ้าจึงต้องทำงานที่แรงดันไฟฟ้า สูงเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าช็อต พวกมันทำได้โดยการเรียง เซลล์ไฟฟ้าจำนวนมากเรียงกันเป็นอนุกรมโดยแต่ละเซลล์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย[ 51 ]

ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเหตุใดปลาไหลไฟฟ้าจึงมีอวัยวะไฟฟ้าสามอวัยวะ แต่กลับปล่อยกระแสไฟฟ้าได้เพียงสองประเภทเท่านั้น คือเพื่อใช้ในการระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้าหรือเพื่อทำให้สลบ ในปี 2021 จุน ซู และเพื่อนร่วมงานระบุว่าอวัยวะของฮันเตอร์ปล่อยกระแสไฟฟ้าประเภทที่สามที่แรงดันปานกลาง 38.5 ถึง 56.5 โวลต์ การวัดของพวกเขาแสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้านี้ถูกปล่อยออกมาเพียงครั้งเดียว เป็นเวลาน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที หลังจากกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำของอวัยวะของแซคส์ และก่อนกระแสไฟฟ้าแรงดันสูงของอวัยวะหลัก พวกเขาเชื่อว่ากระแสไฟฟ้านี้ไม่เพียงพอที่จะกระตุ้นให้เหยื่อตอบสนอง ดังนั้นพวกเขาจึงเสนอว่ามันอาจมีหน้าที่ในการประสานงานภายในร่างกายของปลาไหลไฟฟ้า อาจโดยการปรับสมดุลประจุไฟฟ้า แต่ระบุว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม[ 54 ]

ปลาไหลไฟฟ้าปล่อยกระแสไฟฟ้าและกินเหยื่อ

เมื่อปลาไหลไฟฟ้าพบเหยื่อ สมองของมันจะส่งสัญญาณประสาทไปยังอวัยวะไฟฟ้า[ 51 ]เซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องจะปล่อยสารเคมีสื่อประสาทอะเซทิลโคลีนเพื่อกระตุ้นการปล่อยกระแสไฟฟ้าของอวัยวะไฟฟ้า[ 47 ]ซึ่งจะเปิดช่องไอออนทำให้โซเดียมไหลเข้าสู่อิเล็กโทรไซต์ ทำให้ขั้วไฟฟ้ากลับทิศทางชั่วขณะ[ 47 ]การปล่อยกระแสไฟฟ้าจะสิ้นสุดลงด้วยการไหลออกของ ไอออน โพแทสเซียมผ่านช่องไอออนอีกชุดหนึ่ง[ 47 ]โดยการทำให้เกิดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า อย่างฉับพลัน มันจะสร้างกระแสไฟฟ้าในลักษณะที่คล้ายกับแบตเตอรี่ซึ่งเซลล์จะเรียงซ้อนกันเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้ารวมที่ต้องการ[ 44 ]มีการเสนอแนะว่าอวัยวะของ Sachs ใช้สำหรับการระบุตำแหน่งด้วยไฟฟ้า การปล่อยกระแสไฟฟ้าของมันมีแรงดันไฟฟ้าเกือบ 10 โวลต์ที่ความถี่ประมาณ 25  เฮิรตซ์ อวัยวะหลักซึ่งได้รับการสนับสนุนจากอวัยวะของ Hunter ในบางวิธี ใช้ในการทำให้เหยื่อสลบหรือเพื่อยับยั้งผู้ล่า มันสามารถปล่อยสัญญาณได้ในอัตราหลายร้อยเฮิรตซ์[ 9 ] [ 50 ]ปลาไหลไฟฟ้าสามารถรวมการปล่อยกระแสไฟฟ้าเพื่อทำให้เหยื่อสลบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการม้วนตัวและสัมผัสกับเหยื่อที่สองจุดตามลำตัว[ 50 ]นอกจากนี้ยังมีการเสนอแนะว่าปลาไหลไฟฟ้าสามารถควบคุมระบบประสาทและกล้ามเนื้อของเหยื่อผ่านพัลส์ไฟฟ้า ทำให้เหยื่อไม่สามารถหลบหนี หรือบังคับให้เหยื่อเคลื่อนที่เพื่อให้พวกมันสามารถหาเหยื่อเจอได้[ 55 ]แต่เรื่องนี้ก็มีการโต้แย้ง[ 54 ]ในการป้องกันตัวมีการสังเกตเห็นว่าปลาไหลไฟฟ้ากระโดดขึ้นจากน้ำเพื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตไปยังสัตว์ที่อาจเป็นภัยคุกคาม[ 56 ] กระแสไฟฟ้า ช็อตจากการกระโดดของปลาไหลไฟฟ้ามีพลังมากพอที่จะขับไล่สัตว์ที่มีขนาดใหญ่เท่ากับม้าได้[ 57 ]

วงจรชีวิต

ปลาไหลไฟฟ้าสืบพันธุ์ในช่วงฤดูแล้ง ตั้งแต่เดือนกันยายนถึงธันวาคม ในช่วงเวลานี้ จะพบเห็นปลาไหลไฟฟ้าตัวผู้และตัวเมียเป็นคู่ๆ ในแอ่งน้ำเล็กๆ ที่เหลืออยู่หลังจากระดับน้ำลดลง ตัวผู้จะสร้างรังโดยใช้สารคัดหลั่งจากต่อมน้ำลาย และตัวเมียจะวางไข่ประมาณ 1,200 ฟองเพื่อการผสมพันธุ์ ไข่ จะฟักออกมาในอีกเจ็ดวันต่อมา และแม่ปลาไหลจะวางไข่เป็นระยะๆ ตลอดฤดูผสมพันธุ์ ทำให้พวกมันวางไข่เป็นระยะๆ[ 58 ]เมื่อตัวอ่อนมีขนาดถึง15 มม. (0.59 นิ้ว) พวกมันจะ กินไข่ที่เหลืออยู่ และหลังจากที่ตัวอ่อนมีขนาดถึง9 ซม. (3.5 นิ้ว)พวกมันจะเริ่มกินอาหารอื่นๆ[ 59 ]ปลาไหลไฟฟ้ามี ลักษณะทางเพศ ที่แตกต่างกันตัวผู้จะเริ่มสืบพันธุ์ได้เมื่อ มีความยาวลำตัว 1.2 ม. (3 ฟุต 11 นิ้ว)และมีขนาดใหญ่กว่าตัวเมีย ตัวเมียจะเริ่มสืบพันธุ์ได้เมื่อมีความยาวลำตัวประมาณ70 ซม. (2 ฟุต 4 นิ้ว)ปลาไหลไฟฟ้าตัวเต็มวัยจะดูแลลูกเป็นเวลานานถึงสี่เดือนE. electricusและE. voltaiซึ่งเป็นสายพันธุ์บนที่สูงสองชนิดที่อาศัยอยู่ในแม่น้ำที่มีกระแสน้ำไหลเชี่ยว ดูเหมือนจะใช้การดูแลจากพ่อแม่น้อยลง[ 26 ]ตัวผู้จะให้การปกป้องทั้งลูกอ่อนและรัง[ 60 ]ตัวอย่างที่เลี้ยงไว้ในกรงบางครั้งมีชีวิตอยู่ได้นานกว่า 20 ปี[ 33 ]          

เมื่อปลาเจริญเติบโต พวกมันจะเพิ่มกระดูกสันหลัง เข้าไปในกระดูกสันหลังอย่างต่อเนื่อง[ 33 ]อวัยวะหลักคืออวัยวะไฟฟ้าแรกที่พัฒนาขึ้น ตามด้วยอวัยวะของ Sachs และจากนั้นก็เป็นอวัยวะของ Hunter อวัยวะไฟฟ้าทั้งหมดจะแยกออกจากกันเมื่อลำตัวมีความยาวถึง23 ซม. (9.1 นิ้ว)ปลาไหลไฟฟ้าสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เมื่อมีขนาดเล็กเพียง7 ซม. (2.8 นิ้ว ) [ 59 ]    

ปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์

การวิจัยเบื้องต้น

การกล่าวถึงปลาไหลไฟฟ้าหรือpuraké ('ตัวที่ทำให้ชา' ในภาษาตูปี ) ครั้งแรกเป็นลายลักษณ์อักษรอยู่ในบันทึกของ บาทหลวงนิกาย เยซูอิต Fernão Cardim ในปี 1583 [ 61 ] นักธรรมชาติวิทยา Bertrand Bajon ศัลยแพทย์ทหารชาวฝรั่งเศสในเฟรนช์เกียนาและบาทหลวงนิกายเยซูอิตRamón M. Termeyerในลุ่มแม่น้ำเพลตได้ทำการทดลองเบื้องต้นเกี่ยวกับการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่ทำให้ชาของปลาไหลไฟฟ้าในช่วงปี 1760 [ 2 ]ในปี 1775 "ตอร์ปิโด" (ปลากระเบนไฟฟ้า) ได้รับการศึกษาโดยJohn Walsh [ 3 ] ปลาทั้งสอง ชนิดถูกผ่าโดยศัลยแพทย์และนักกายวิภาคศาสตร์John Hunter [ 3 ] [ 4 ] Hunterแจ้งต่อราชสมาคมว่า "Gymnotus Electricus  [...] ดูเหมือนปลาไหลมาก [...] แต่ไม่มีคุณสมบัติเฉพาะใด ๆ ของปลาไหลนั้นเลย" [ 4 ]เขาสังเกตว่ามี "อวัยวะ [ไฟฟ้า] สองคู่ คือคู่ใหญ่ [อวัยวะหลัก] และคู่เล็ก [อวัยวะของฮันเตอร์] โดยวางอยู่ด้านละคู่" และอวัยวะเหล่านี้ครอบครอง "อาจจะ [...] มากกว่าหนึ่งในสามของสัตว์ทั้งหมด [ตามปริมาตร]" [ 4 ]เขาอธิบายโครงสร้างของอวัยวะ (กลุ่มของเซลล์ไฟฟ้า) ว่า "เรียบง่ายและเป็นระเบียบอย่างยิ่ง ประกอบด้วยสองส่วน คือแผ่นกั้นหรือผนัง กั้นแบน และ ส่วนแบ่งขวางระหว่างกัน" เขาวัดความหนาของเซลล์ไฟฟ้าได้1/17 นิ้ว (1.5 ม.)ในอวัยวะหลัก และ1/56นิ้ว (0.45 ม.) ในอวัยวะของฮันเตอร์[ 4 ]  

นอกจากนี้ ในปี ค.ศ. 1775 แพทย์และนักการเมืองชาวอเมริกันฮิวจ์ วิลเลียมสันผู้ซึ่งเคยศึกษากับฮันเตอร์[ 62 ]ได้นำเสนอเอกสารเรื่อง "การทดลองและการสังเกตเกี่ยวกับ Gymnotus Electricus หรือปลาไหลไฟฟ้า" ที่ราชสมาคม เขาได้รายงานการทดลองหลายชุด เช่น "7. เพื่อที่จะค้นหาว่าปลาไหลฆ่าปลาเหล่านั้นด้วยการปล่อยของเหลว [ไฟฟ้า] ชนิดเดียวกันกับที่มันใช้กับมือของฉันเมื่อฉันสัมผัสมันหรือไม่ ฉันจึงเอามือลงไปในน้ำในระยะห่างจากปลาไหลเล็กน้อย จากนั้นก็โยนปลาแคทฟิชอีกตัวลงไปในน้ำ ปลาไหลก็ว่ายเข้ามาหา... [และ] ช็อตมัน ทำให้มันหงายท้องขึ้นทันทีและนิ่งอยู่ ในทันทีนั้นเอง ฉันรู้สึกถึงความรู้สึกที่ข้อต่อของนิ้วมือเช่นเดียวกับการทดลองที่ 4" และ “12. แทนที่จะเอามือลงไปในน้ำในระยะห่างจากปลาไหลเหมือนในการทดลองครั้งสุดท้าย ฉันกลับแตะหางของมันเพื่อไม่ให้มันโกรธ ในขณะที่ผู้ช่วยของฉันแตะหัวของมันอย่างแรงกว่า เราทั้งคู่ต่างได้รับไฟฟ้าช็อตอย่างรุนแรง” [ 63 ]

การศึกษาของวิลเลียมสัน วอลช์ และฮันเตอร์ ดูเหมือนจะมีอิทธิพลต่อความคิดของลุยจิ กัลวานีและอเลสซานโดรโวลตา กัลวานีก่อตั้งสาขาสรีรวิทยาไฟฟ้าโดยทำการวิจัยว่าไฟฟ้าทำให้ขาของกบกระตุกได้อย่างไร โวลตาเริ่มต้นสาขาเคมีไฟฟ้าด้วยการประดิษฐ์แบตเตอรี่ไฟฟ้า[ 3 ] [ 64 ]

ในปี ค.ศ. 1800 นักสำรวจอเล็กซานเดอร์ ฟอน ฮุมโบลต์ได้เข้าร่วมกลุ่มชนพื้นเมืองที่ออกไปตกปลาโดยใช้ม้าเป็นพาหนะ โดยพวกเขาไล่จับปลาประมาณสามสิบตัวลงไปในน้ำ เขาบันทึกไว้ว่า เสียงฝีเท้าของม้าทำให้ปลาที่มีความยาวถึง5 ฟุต (1.5 เมตร)โผล่ขึ้นมาจากโคลนและโจมตี โดยพวกมันจะโผล่ขึ้นมาจากน้ำและปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตม้า เขาเห็นม้าสองตัวสลบจากการถูกช็อตและจมน้ำตาย ปลาไหลไฟฟ้าหลังจากที่ปล่อยกระแสไฟฟ้าหลายครั้ง "ต้องการพักผ่อนเป็นเวลานานและอาหารจำนวนมากเพื่อชดเชยการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่พวกมันได้รับ" "ว่ายน้ำอย่างขี้ขลาดไปยังริมฝั่งของสระน้ำ" และถูกจับได้ง่ายโดยใช้ฉมวก ขนาดเล็กที่ ผูกติดกับเชือก ฮุมโบลต์บันทึกไว้ว่าผู้คนไม่ได้กินอวัยวะไฟฟ้า และพวกเขากลัวปลามากจนไม่กล้าตกปลาด้วยวิธีปกติ[ 65 ] 

ในปี ค.ศ. 1839 นักเคมีMichael Faradayได้ทำการทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าของปลาไหลไฟฟ้าที่นำเข้าจากสุรินาม อย่างละเอียดถี่ถ้วน เป็นเวลาสี่เดือน เขาได้วัดแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าที่สัตว์ผลิตขึ้นโดยการกดแผ่นทองแดงรูปทรงต่างๆ และอานม้าลงบนตัวอย่าง ด้วยวิธีนี้ เขาได้กำหนดและวัดปริมาณทิศทางและขนาดของกระแสไฟฟ้า และพิสูจน์ว่าแรงกระตุ้นของสัตว์นั้นเป็นไฟฟ้าโดยการสังเกตประกายไฟและการเบี่ยงเบนบนเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า เขาได้สังเกตเห็นว่าปลาไหลไฟฟ้าเพิ่มแรงกระแทกโดยการขดตัวรอบเหยื่อ โดยปลาเหยื่อ "แสดงถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง" ของขดลวด เขาเปรียบเทียบปริมาณประจุไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากปลาว่า "เท่ากับไฟฟ้าของแบตเตอรี่ Leydenที่มีขวด 15 ขวด บรรจุแก้วเคลือบทั้ง สอง ด้านขนาด 23,000 cm² (3,500 ตารางนิ้ว)ที่มีประจุสูงสุด" [ 66 ]   

นักสัตววิทยาชาวเยอรมันคาร์ล ซัคส์ถูกส่งไปยังละตินอเมริกาโดยนักสรีรวิทยาเอมิล ดู บัวส์-เรย์มอนด์เพื่อศึกษาปลาไหลไฟฟ้า[ 67 ]เขาพกเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าและอิเล็กโทรดไปด้วยเพื่อวัดการปล่อยกระแสไฟฟ้าของอวัยวะไฟฟ้าของปลา[ 68 ]และใช้ถุงมือยางเพื่อให้สามารถจับปลาได้โดยไม่ถูกไฟฟ้าช็อต ซึ่งสร้างความประหลาดใจให้กับคนในท้องถิ่น เขาตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับปลา รวมถึงการค้นพบสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่าอวัยวะของซัคส์ ในปี พ.ศ. 2420 [ 54 ] [ 68 ]

เซลล์ไฟฟ้าเทียม

ปริมาณอิเล็กโตไซต์จำนวนมากที่มีอยู่ในปลาไหลไฟฟ้าทำให้นักชีววิทยาสามารถศึกษาช่องโซเดียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าได้อย่างละเอียดในระดับโมเลกุล ช่องนี้เป็นกลไกที่สำคัญ เนื่องจากทำหน้าที่กระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อในหลายสายพันธุ์ แต่การศึกษาในกล้ามเนื้อทำได้ยากเพราะพบในปริมาณที่น้อยมาก[ 45 ]ในปี 2551 Jian Xu และ David Lavan ได้ออกแบบเซลล์เทียมที่สามารถจำลองพฤติกรรมทางไฟฟ้าของอิเล็กโตไซต์ของปลาไหลไฟฟ้าได้ อิเล็กโตไซต์เทียมจะใช้ตัวนำที่เลือกอย่างคำนวณในระดับนาโนสโคปิก เซลล์ดังกล่าวจะใช้การขนส่งไอออนเช่นเดียวกับอิเล็กโตไซต์ โดยมีความหนาแน่นของกำลัง เอาต์พุตที่มากขึ้น และแปลงพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นพวกเขาแนะนำว่าอิเล็กโตไซต์เทียมดังกล่าวสามารถพัฒนาเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์เช่นอุปกรณ์เทียมจอประสาทตาและอุปกรณ์ขนาดเล็กอื่นๆ พวกเขากล่าวว่างานนี้ "ได้วางแผนการเปลี่ยนแปลงในการออกแบบระดับระบบของอิเล็กโตไซต์" ซึ่งสามารถเพิ่มทั้งความหนาแน่นของพลังงานและประสิทธิภาพการแปลงพลังงานได้[ 44 ]ในปี 2552 พวกเขาสร้างโปรโตเซลล์ สังเคราะห์ ซึ่งสามารถให้ความหนาแน่นของพลังงานได้ประมาณหนึ่งในยี่สิบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 10% [ 69 ]

ในปี 2016 Hao Sun และเพื่อนร่วมงานได้อธิบายถึงอุปกรณ์เลียนแบบปลาไหลไฟฟ้าตระกูลหนึ่งซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเก็บ ประจุไฟฟ้าเคมีที่มีแรงดันเอาต์พุตสูง อุปกรณ์เหล่านี้ผลิตขึ้นเป็นเส้นใยที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถนำมาทอเป็นสิ่งทอได้ Sun และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่าอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานเหล่านี้สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่นนาฬิกาไฟฟ้าหรือไดโอดเปล่งแสง [ 70 ]

หมายเหตุ

  1. คำแปลของ วิลเลียม เทอร์ตันในปี 1806 จากฉบับพิมพ์ครั้งหลังระบุว่า: "จิมโนตัสหัว มีแผ่นปิดเหงือกด้านข้าง มี หนวด 2ริมฝีปากบน ตาปกคลุมด้วยผิวหนังทั่วไป เยื่อเหงือกมี 5 แฉก ลำตัวแบน มีสัน ใต้ ท้อง และมีครีบ อิเล็กทริคัส สีดำอมเทา ไม่มีครีบหลัง ครีบหางทู่มากและเชื่อมติดกับครีบก้นจิมโนตัสไฟฟ้าอาศัยอยู่ในแม่น้ำต่างๆ ของอเมริกาใต้ยาว 3-4 ฟุต มีพลังพิเศษในการปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตทุกครั้งที่ถูกสัมผัส กระแสไฟฟ้านี้สามารถส่งผ่านไปยังผู้ที่ถือมันได้ และรุนแรงมากจนทำให้แขนขาของผู้ที่สัมผัสชา ด้วยพลังนี้มันจะทำให้ปลาและสัตว์ขนาดเล็กที่กล้าเข้ามาใกล้สลบแล้วจับมัน หัวมีจุดพรุนกระจายอยู่ทั่ว ลำ ตัวสีดำอมเทามีแถบวงแหวนเล็กๆ หรือรอยย่นจำนวนมาก" โดยที่ร่างกายมีอำนาจในการหดและยืดออกรูจมูกข้างละ 2 รู รูแรกมีขนาดใหญ่ เป็นท่อและยกสูงขึ้น ส่วนรูอื่นๆ มีขนาดเล็กและอยู่ระดับเดียวกับผิวหนังฟันมีขนาดเล็กและมีหนามลิ้นกว้างและมีหูดติดกับ เพดาน ปาก " [ 8 ]
  • โลโก้ Wikimedia Commonsสื่อที่เกี่ยวข้องกับElectrophorusใน Wikimedia Commons
  • โลโก้วิกิสปีชีส์ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับElectrophorusใน Wikispecies

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

"},"parent_authority":{"wt":"[[Theodore Gill|Gill]], 1872"},"taxon":{"wt":"Electrophorus"},"authority":{"wt":"Gill, 1864"},"type_species":{"wt":"''[[Electrophorus...

อนุกรมวิธาน

เมื่อ คาร์ล ลินเนียส บรรยายลักษณะของ ปลาไหลไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1766 โดยอิงจากการวิจัยภาคสนามในช่วงแรกโดยชาวยุโรปในอเมริกาใต้และตัวอย่างที่ส่งกลับไปยังยุโรปเพื่อการศึกษา [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] เขาใช้ชื่อ Gymnotus electricus โดยจัดให้อยู่ในสกุลเดียวกับ Gymnotus carapo...

วิวัฒนาการ

ปลาไหลไฟฟ้าเป็น กลุ่ม ปลาที่มีกระแสไฟฟ้า แรงสูงในอันดับ Gymnotiformes ซึ่งเป็นปลาไนฟ์ฟิชในอเมริกาใต้ [ 14 ] ดังนั้นปลาไหลไฟฟ้าจึงไม่ได้มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับปลาไหลแท้ ( Anguilliformes ) [ 18 ] คาดว่า สายพันธุ์ของ สกุล Electrophorus แยกตัวออกจาก สกุล...

สายพันธุ์

มีสามชนิดที่ได้รับการอธิบายไว้ในสกุลนี้ ซึ่งรูปร่างหรือสีของร่างกายไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ: [ 14 ]