ружил, что нервная и мышечная ткани ноги
лягушки реагируют на электрический ток. Со временем ученые выяснили, что
импульсы, рассылающие сигналы по нервной системе человека, имеют электрохимическую
природу. Упрощая картину, можно сказать, что нервные сигналы — это движение
ионов, то есть заряженных частиц, сквозь оболочки нервных клеток. В состоянии
покоя или бездействия клетки ее оболочка имеет отрицательный потенциал, так как
изнутри клетки скапливаются отрицательно заряженные ионы; однако снаружи клетки
находятся и положительные, и отрицательные ионы, и среди них — ионы натрия,
несущие положительный заряд. Когда нервная клетка посылает сигнал, оболочка ее
меняет полярность, и ионы натрия проникают сквозь нее в клетку, меняя ее
потенциал на положительный.
Придя в обычное состояние, клетка избавляется
от ионов натрия при помощи механизма, «устройство» которого неизвестно; ученые
называют его «натриевым насосом», потому что он словно выкачивает из клетки
ионы натрия.
Когда клетка передает сигнал, «насос»
перестает действовать. Ионы натрия и калия притягиваются друг к другу,
обмениваясь зарядами и нейтрализуя электрический потенциал клетки. Крошечные
разряды поднимаются по нервному волокну, отходящему от клетки, возбуждая
электрическое поле в окружающей ткани и жидкости. Сигнал, или нервный импульс,
перемещается по нервному волокну до тех пор, пока не достигнет точки, где оно
разветвляется на отростки, называемые нервными окончаниями. Окончания
пронизывают пространство, отделяющее одну нервную клетку от другой. Эта
пространство между двумя соседними клетками нервной ткани называется синапсом.
В какой-то момент нервный импульс, направляющийся к мышце, достигает синапса,
на противоположной стороне которого находится клетка мышечного волокна. Эта
точка, называемая нервно-мышечным соединением, играет решающую роль в
генерировании электричества у рыб. При появлении нервного импульса в
нервно-мышечном соединении вокруг нервных окончаний выделяется химическое
вещество, называемое ацетил-холином. Просачиваясь от нервной клетки к мышечной,
ацетилхолин передает импульс мышечному волокну, деполяризуя его и вызывая тем
самым электрический разряд. Предполагается также, что еще одной функцией
ацетилхолина является прекращение действия «натриевого насоса» в клетке, что
позволяет ионам проникать сквозь оболочку клетки.
Обычно электрический сигнал заставляет мышцу
сокращаться, что и проявляется в различных движениях тела животного. Однако
некоторые мышцы у рыб потеряли способность сокращаться. Нервные окончания,
идущие к этим мышцам, залегают в районе нервно-мышечных соединений очень густо,
а волокна мышечных клеток настолько разрастаются, что образуют нечто вроде
живого электрода.
Электрические органы таких рыб, как
электрический угорь и электрические скаты, состоят из нескольких подобных
«электродов». Когда все они разряжаются, возникает электрический ток большой
мощности. Управляет разрядом пучок нервов, который у электрического угря
отходит от спинного мозга, а у электрического ската — от головного.
Электрические скаты, обитающие и в умеренной,
и в тропической зонах, способны создать на своих «электродах» напряжение до 50
вольт и выше; этого достаточно, чтобы убивать рыб и ракообразных, которыми
питаются скаты. Электрический скат похож на гибкий блин с длинным и толстым
хвостом. Охотясь, скат бросается на жертву всем телом и «обнимает» ее своими
«крыльями», на концах которых находятся электрические органы. Объятие
смыкается, «электроды» разряжаются — и скат убивает свою жертву разрядом тока.
Самый крупный из электрических скатов — это Torpedo
nobiliana, обитатель вод Северной Атлантики; в длину он достигает 1,8
метра, весит около 100 килограммов и способен создавать разность потенциалов в
200 вольт — этого достаточно, чтобы убить
