ปลาไหลไฟฟ้าปล่อยไฟฟ้าออกมาได้อย่างไร

0 Comments

ปลาไหลไฟฟ้าปล่อยไฟฟ้าออกมาได้อย่างไร

กระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากปลาบางชนิดเช่น ปลากระเบนไฟฟ้า (numbfish) และปลากระเบนทอร์ปิโด (torpedo ray) จะเกิดขึ้นในเซลล์ที่เรียกว่า เซลล์ผลิตกระแสไฟฟ้า (electrocyte) เมื่อเซลล์นี้ถูกกระตุ้น จะมีการเคลื่อนที่ของประจุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จะทำให้เกิดมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมา เซลล์ผลิตกระแสไฟฟ้า (electrocyte) ในปลาที่สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่เปลี่ยนแปลงมาจากเซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์นี้มักจะเรียงตัวเป็นแถวภายในอวัยวะผลิตไฟฟ้า การเรียงตัวเช่นนี้จะช่วยเพิ่มกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมา เหมือนกับแบตเตอร์รี่ที่เรียงต่อกันเป็นแถวๆ

ปลาไหลไฟฟ้า (electric eel) ผลิตกระแสไฟฟ้าปริมาณมากได้โดยระบบประสาทพิเศษที่มีความสามารถในการจัดการกับเซลล์ที่ผลิตกระแสไฟฟ้ารูปร่างกลมที่รวมตัวกันอยู่ในอวัยวะที่ใช้สร้างกระแสไฟฟ้าโดยเฉพาะให้ทำงานพร้อมกัน ระบบประสาทนี้ทำเช่นนี้ได้จากนิวเคลียสที่คอยรับคำสั่งจะเป็นตัวตัดสินใจว่าเมื่อไหร่อวัยวะผลิตกระแสไฟจะสร้างกระแสไฟฟ้าขึ้นมา เมื่อมีคำสั่งจากเบื้องบนลงมา นิวเคลียสนี้จะตรวจสอบความพร้อมของเส้นประสาทที่เรียงตัวกันเป็นแถวอย่างซับซ้อนมากมายก่อน แม้ว่าจะอยู่ไกลจากนิวเคลียสนี้แค่ไหนก็ตาม แต่เซลล์ผลิตไฟฟ้านี้จะมีประจุลบ ซึ่งมีค่าศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่า 100 ไมโครโวลต์จากภายนอกเมื่อเทียบกับภายในเซลล์ เมื่อสัญญาณคำสั่งมาถึง ส่วนปลายประสาทจะค่อยๆ ปล่อยสารสื่อประสาทชื่อ อะซีตีลคอลีน (acetylcholine) ซึ่งจะช่วยสร้างเส้นทางชั่วคราวที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำขึ้นมาเพื่อเชื่อมต่อส่วนภายนอกและภายในด้านหนึ่งของเซลล์ ดังนั้น เซลล์จะประพฤติตัวเหมือนกับแบตเตอรี่ที่ขั้วหนึ่งเป็นประจุลบ และอีกขั้วหนึ่งเป็นประจุบวก

เนื่องจากเซลล์ผลิตไฟฟ้ามีการเรียงตัวภายในอวัยวะสร้างไฟฟ้าเหมือนกับแบตเตอรี่ที่เรียงต่อกันในไฟฉาย กระแสไฟฟ้าจะผลิตขึ้นมาโดยการกระตุ้นเซลล์ข้างเคียงให้พร้อมที่จะทำงาน ซึ่งใช้เวลาในการกระตุ้นไปตามเส้นทางทั้งหมดประมาณ 2 ไมโครวินาที การกระตุ้นให้เริ่มทำงานพร้อมๆ กันนี้จะผลิตกระแสไฟฟ้าช่วงสั้นๆ ไหลไปตามลำตัว ถ้าปลาไหลอยู่ในอากาศ กระแสไฟฟ้าอาจจะสูงถึง 1 แอมแปร์ ซึ่งทำให้ตัวปลามีกระแสไฟเท่ากับแบตเตอรี่ที่มีศักย์ไฟฟ้าขนาด 500 โวลต์ แต่ปลาไหลอาศัยอยู่ในน้ำ ซึ่งจะให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ดังนั้น มันจึงสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูง แต่กระแสไฟฟ้าจะเป็นช่วงๆ และไม่มาก แต่อวัยวะผลิตไฟฟ้าในปลากระเบนทอร์ปิโดจะมีเซลล์ผลิตไฟฟ้าประมาณ 700 เซลล์เรียงแถวประมาณ 45 แถว กระแสไฟฟ้าที่ปล่อยจะออกไปทางผลิตด้านบนของปลา ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่า ผิวด้านบนของทั้งอวัยวะผลิตไฟฟ้าและตัวปลามีความต้านทานไฟฟ้าต่ำกว่าเนื้อเยื่อบริเวณอื่นๆ กระเบนทอร์ปิโดสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีศักย์ไฟฟ้า 20-50 โวลต์ มีรายงานถึงชาวประมงที่รอดตายหลังจากโดนกระแสไฟฟ้าของปลาชนิดนี้ (หลังจากเอาไปถือเล่น)

มีปลาหลายวงศ์ครับที่มีสมาชิกสามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าได้ ตัวอย่างเช่น naked-back knifefish (วงศ์ gymnotidae) ในทวีปอเมริกาใต้, elephantfish (วงศ์ mormyridae) ในทวีปแอฟริกา และ mochokid catfish ในทวีปอเมริกาใต้ ปลา khifefish นั้นสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่า 500 โวลต์เลยทีเดียว

ในปัจจุบันยังไม่มีการศึกษาว่าทำไมไฟฟ้าที่ปลาไหลไฟฟ้าปล่อยออกมาถึงไม่ช๊อตตัวเอง คำอธิบายหนึ่งที่เป็นไปได้ก็คือ ความรุนแรงในการช๊อตขึ้นอยู่กับปริมาณและช่วงเวลาของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านพื้นที่หนึ่งของร่างกาย กล่าวคือ รูปร่างปลาไหลมีขนาดรูปร่างค่อนข้างเสมอกันตลอดลำตัว ซึ่งพอๆ กับขนาดแขนของมนุษย์เรา การที่จะทำให้แขนกระตุก กระแสไฟฟ้า 200 มิลลิแอมแปร์ต้องไหลผ่านแขนเป็นเวลา 50 มิลลิวินาที ปลาไหลไฟฟ้าผลิตพลังงานไฟฟ้าได้น้อยกว่าเพราะว่า กระแสไฟฟ้าของมันไหลผ่านตัวมันเพียง 2 มิลลิวินาทีเท่านั้น ในเรื่องนี้ กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่จะกระจายไปในน้ำผ่านผิวหนัง นี่อาจจะลดกระแสไฟฟ้าลงเมื่ออยู่ใกล้กับโครงสร้างภายในอย่างระบบประสาทส่วนกลางและหัวใจก็เป็นได้

กระแสไฟฟ้าที่เหยื่อขนาดเล็กได้รับเป็นเพียงส่วนหนึ่งของกระแสที่ปลาไหลผลิตออกมาทั้งหมด ถึงอย่างนั้น การปล่อยกระแสไฟฟ้าไฟยังสัตว์ที่มีขนาดเล็กกว่าก็มีผลอย่างมากเช่น เหยื่อที่มีความยาวน้อยกว่าปลาไหล 10 เท่าจะมีปริมาตรน้อยกว่า 1,000 เท่า ดังนั้น เมื่อสัตว์ขนาดเล็กเข้าใกล้ปลาไหลจะถูกช๊อตตาย