電鰻(Electrophorus electricus)是一種生活於南美洲亞馬遜河下游及奧利諾科河流域中混濁且平靜水域的魚類,隸屬於電鰻目(Gymnotiformes)。雖名為「電鰻」,但牠們與鰻鱺目(Anguilliformes)的鰻魚親緣關係較遠,反而與鯰形目(Siluriformes)更為接近。電鰻的體型可達2公尺長,重約20公斤。
電鰻以其放電捕獵與防禦的能力廣為人知。成年電鰻能產生約500伏特的電壓與1安培的電流,而幼魚即使僅有7至10公分長,也能放出約100伏特的電壓。牠們體內擁有三個專門的發電器官,分別是主要器官(main organ)、亨特器官(Hunter’s organ,以約翰·亨特 John Hunter 命名)和薩克斯器官(Sachs’ organ,以卡爾·薩克斯 Carl Sachs 命名)(圖二)。其中,「主要器官」與「亨特器官」協同作用,產生的高電壓用於捕獵或驅逐掠食者;而「薩克斯器官」則能產生約10伏特的低電壓,用於電定位以感知周遭環境及與其他電鰻溝通。由於電鰻所棲息的水域昏暗,視力並不適合作為主要感知方式。
這些發電器官其實源自骨骼肌的演化。當人體肌肉需要收縮時,大腦會透過運動神經元向肌肉傳遞電訊號與化學訊號,促使其收縮。而電鰻正是基於這一原理演化出發電器官的。牠們的電細胞(electrocytes)已喪失收縮功能,並透過鈉鉀幫浦來建立電場。普通肌肉細胞在接收到神經突觸傳遞的化學訊號時,所產生的動作電位帶來的電位差是微小的。然而,電鰻的每個電細胞都會連接神經突觸,使動作電位能夠大量疊加,產生強大的電壓(圖三、圖四),約在10公尺的範圍內的生物都會被牠們的放電波及。
圖一:感謝Chabe01提供
圖二:感謝Chiswick Chap提供
圖三:感謝National Institute of Standards and Technology提供
圖四:感謝Ian Alexander提供
水也佑 編