Рыба, которая бьет током

Из всех позвоночных только рыбы в состоянии произвести доста­точное количество электрической энергии, чтобы парализовать или даже убить человека. Электрические органы служат рыбам для обороны, ориентации, охоты и, возможно, коммуникации. Электрическую энергию способны вырабатывать около двухсот пятидесяти видов рыб; однако заряд такой силы, что он может служить оружием против человека, накапливают лишь электрические угри (Electrophorus electricus), обитающие в Южной Америке и электрические скаты, принадлежащие к семейству Тоrpedinidae.

Каким образом животные генерируют такие мощные импульсы электрической энергии, остается для учёных загадкой, однако природа животного электричества вполне понятна. Электрическая энергия возникает в теле любого животного — в том числе человека. Электрические импульсы бегут по нервным волокнам и подают клеткам мозга, а также другим клеткам сигналы о различных явлениях. Даже чтение этих страниц, читатель, приводит к возникновению электрических сигналов; но у электрических угрей и некоторых скатов энергии накапливается так много, что она используется в качестве оружия против других рыб и животных. Рассмотрим, как она образуется.

О том, что ткани животных генерируют электричество, человечество узнало в 1791 году, когда Луиджи Гальвани, профессор анатомии в Болонском университете, обнаружил, 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 её 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. Это пространство между двумя соседними клетками нервной ткани называется синапсом.

B 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 ацетилхолином. 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 nоbiliana, 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 любое животное, оказавшееся в воде поблизости. Особая действенность электрического разряда в воде объясняется тем, что вода — хороший проводник электрического тока.

Электрический скат упоминается во многих легендах, дошед­ших до нас из глубины веков; толкователи снов считали, что он предвещает близкое несчастье. Греки и римляне знали, что скат владеет источником какой-то странной энергии, и, поскольку электричество тогда не было известно, полагали, что источник ее — какое-то неведомое вещество. Существовало и еще одно поверье — будто скат, пойманный на бронзовый крючок, убивает забросившего снасть рыбака, причем смерть наступает от свертывания крови.

В старину скатов использовали для лечения посредством шока. Лекари помещали небольших скатов на головы пациентов, стра­дающих головными болями и другими недугами; считалось, что скат обладает целебными свойствами.

Электрический угорь, генерирующий разряд тока напряжени­ем 650 вольт — а это в несколько раз больше того напряжения, которое способен создать даже самый крупный из скатов, — впол­не может убить находящегося поблизости в воде человека. Элект­рический угорь имеет мало общего с прочими угрями; он состоит в родстве с рыбой-ножом и обитает в реках. Электрический угорь достигает в длину 2,7 метра, а в толщину — около 10 сантимет­ров. Четыре пятых его тела занимают три электрических органа, и лишь одна пятая его длины приходится на другие органы, вы­полняющие такие важные жизненные функции, как дыхание, пи­щеварение, размножение и прочие.

Воды, в которых живет электрический угорь, бывают бедны кислородом, но угря это не смущает: он научился дышать также и атмосферным кислородом. Многочисленные кровеносные сосу­ды в его пасти способны усваивать кислород, и угорь захваты­вает воздух, поднимаясь к поверхности воды.

Молодой электрический угорь видит хорошо, но с возрастом его зрение резко ухудшается. Это не особенно смущает угря, ибо в темной, мутной воде, где он обычно обитает, от глаз все равно толку мало. Искать добычу угрю помогают все те же электриче­ские органы: он испускает сравнительно слабые электрические импульсы, напряжение которых не превышает 40 — 50 вольт; эти низковольтные разряды помогают ему находить мелких морских обитателей, которыми угорь питается. Кроме того, электрические угри, вероятно, способны воспринимать электрические разряды друг друга — во всяком случае, когда один из них ударом элект­рического тока парализует жертву, к добыче устремляются и другие угри.

Электрические угри хорошо привыкают к жизни в неволе, и их часто можно видеть в аквариумах; обычно аквариум оборуду­ют каким-нибудь электрическим прибором для демонстрации уникальных способностей угря, например лампой, к которой ве­дут провода от двух опущенных в воду электродов. Когда в аква­риум бросают кусочки корма или мелких рыбешек, лампа заго­рается, потому что, почуяв добычу, угорь начинает генерировать в воде электрические разряды. Аквариум можно оборудовать и звукоусилителями, и тогда посетители услышат статические шумы, сопровождающие разряды тока, генерируемые угрем.

Обращение с электрическим угрем — дело довольно опасное. В Лондонском зоопарке угорь однажды сильно ударил электрическим током служителя, который его кормил. Другой угорь на­чал генерировать электрические разряды, когда его переносили в металлической коробке, и служителю пришлось бросить короб­ку на землю. Но только при непосредственном контакте удар угря оказывается смертельным; однако пловец, оказавшийся в воде недалеко от места разряда, может утонуть, находясь в состоянии шока.

Способность угря генерировать огромные количества электро­энергии уже более столетия привлекает внимание биологов и ме­диков. Во время второй мировой войны ею заинтересовались и военные, в том числе и американские: через два года после вступления Соединенных Штатов в войну, в Нью-Йорк были доставлены двести электрических угрей, пойманных в Южной Америке. В зоопарке в Бронксе для них устроили двадцать два деревянных бассейна. Угрей использовали в экспериментах по изучению действия нервно-паралитических газов, которые блоки­руют передачу нервных импульсов, и таким образом могут приостанавливать работу сердца, легких и других жизненно важных органов. Сущность действия газов состоит в том, что они препят­ствуют расщеплению ацетилхолина после того, как он останав­ливает "натриевый насос" нервной клетки. Обычно в организме ацетилхолин расщепляется сразу же после того, как выполнит свою функцию; процесс расщепления управляется ферментом, который называется холинэстераза. Нервно-паралитические газы как раз и препятствуют действию этого фермента.

Электрические органы угря содержат большое количество холинэстеразы, которая отличается к тому же высокой актив­ностью; потому-то военным специалистам и понадобились электрические угри, привезенные в зоопарк в Бронксе: они служили источником фермента, нужного для изучения нервно-паралити­ческого действия отравляющих газов. Большинство работников зоопарка лишь после войны узнали, зачем в подвалах львиного вольера держали такое количество электрических угрей.

Рыбы составляют меньшую часть обитателей Мирового океа­на; гораздо большую часть его обитателей составляют беспозво­ночные, и именно среди них имеются и самые миниатюрные и безобидные водные животные, и самые громадные и опасные.

В приключенческих фильмах и романах, действие которых происходит в морях южного полушария, часто появляется гигантский моллюск Tridacna gigas, изображаемый этакой живой ловушкой, капканом, поджидающим неосторожного пловца. На самом деле этот гигант питается планктоном и вовсе не обладает той огромной силой, которую ему обычно приписывают, — даже если размеры его раковины действительно достигают 1,2 метра, а вес самого моллюска 220 килограммов. Нет ни одного документированного случая смерти человека от столкновения с Tridacna gigas, однако даже такие авторитетные источники, как издава­емый американским военно-морским флотом журнал "Наука о море", предупреждают читателя об опасности, которую пред­ставляет для аквалангиста этот моллюск. Однако маловероятно, что моллюск, случайно сомкнувший свои створки вокруг человеческой ноги, станет удерживать ее; скорее, он постарается отде­латься от неудобной добычи.