Tạo ra nguồn điện khiến cá sấu còn phải chạy, tại sao lươn điện lại không bị điện giật?
Lươn điện có thể phát ra nguồn điện lên tới hơn 800V, câu hỏi đặt ra là tại sao nguồn điện này không gây tổn thương cho chính lươn điện.
Cá chình điện (lươn điện) là loài cá kích thước lớn nhất trong họ cá chình, nổi tiếng với khả năng phóng điện độc đáo. Có nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ, chủ yếu sinh sống ở lưu vực sông Amazon và sông Orinoco. Loài cá này còn được gọi là Electrophorus electricus và hiện đang được xếp vào nhóm động vật có nguy cơ tuyệt chủng trong sách đỏ.
Trước tiên chúng ta cần phải hiểu về cơ chế làm thế nào để lươn điện có thể tạo ra được nguồn điện. Về bản chất, hầu như tất cả các loài động vật đều có khả năng phát ra điện. Đó là một quá trình diễn ra mỗi khi một tế bào thần kinh hoặc cơ bắp được kích hoạt sẽ tạo ra một lượng điện nhỏ.
Lượng điện này dùng để thực hiện các công việc quan trọng từ điều chỉnh nhịp tim đến giúp cơ thể động vật chuyển động. Có thể tưởng tượng rằng mỗi tế bào trong cơ thể động vật giống như một viên pin tạo ra năng lượng.
Một thí nghiệm đo đạc dòng điện của lươn điện.
Điểm khác biệt đối với lươn điện nằm ở chỗ mỗi tế bào của chúng giống như một viên pin mang điện tích lên tới suýt soát 100V. Lươn điện tạo ra dòng điện lớn nhờ hệ thống thần kinh chuyên biệt cao có khả năng đồng bộ hóa hoạt động của các tế bào sản xuất điện hình đĩa được sắp xếp trong một "nhà máy điện" thu nhỏ nằm dọc theo cơ thể dài của chúng.
Hệ thống thần kinh của lươn điện thực hiện điều này thông qua một hạt nhân chỉ huy quyết định khi nào cơ quan điện sẽ hoạt động. Khi mệnh lệnh được đưa ra, một dãy dây thần kinh phức tạp sẽ đảm bảo rằng hàng nghìn tế bào sẽ được kích hoạt cùng một lúc, bất kể chúng ở xa nhân lệnh thế nào.
Khi có tín hiệu điều khiển đến, đầu dây thần kinh sẽ giải phóng một lượng nhỏ acetylcholine, một chất dẫn truyền thần kinh. Điều này tạo ra một đường dẫn nhất thời có điện trở thấp nối bên trong và bên ngoài của một bên tế bào. Do đó, mỗi tế bào hoạt động giống như một cục pin với phía được kích hoạt mang điện tích âm và phía đối diện là điện tích dương. Và khi những cục pin 100 volt này được kích hoạt, cả hệ thống có thể tạo ra nguồn điện lên tới 860 volt, cao gấp khoảng 3 lần so với điện áp của ổ cắm điện trung bình tại Việt Nam.
Những nạn nhân của lươn điện sẽ phải hứng chịu điều gì?
Lượng điện áp kinh khủng lên tới 860 volt do lươn điện phát ra có thể làm tê liệt các loài động vật to lớn, thậm chí khiến chúng mất mạng. Từ đó tạo nên thương hiệu nguy hiểm khét tiếng cho loài lươn điện.
Những nạn nhân thường thấy nhất chính là những cá thể không may di chuyển đến gần lươn điện. Trong một số trường hợp, những con lươn điện khác cũng phải hứng chịu tác hại của dòng điện.
Thông thường mỗi động vật đều có trong mình một "mạch điện sinh học". Trước hết, dòng điện của lươn điện sẽ gây ảnh hưởng tới mạch điện sinh học này và gây rối loạn chức năng. Ví dụ, việc kích hoạt những cơn co thắt cơ khác thường có thể khiến một con vật bị tê liệt, giúp lươn có thể ăn thịt hoặc chạy thoát khỏi nó.
Trong trường hợp tệ hơn, sự tê liệt kéo dài có thể gây tử vong trực tiếp cho một nạn nhân của lươn điện.
Làm thế nào mà lươn điện không gây hại cho chính chúng?
Sự khởi động "nhà máy điện" bên trong lươn điện đồng thời tạo ra một dòng điện ngắn hạn chạy dọc cơ thể lươn. Nếu lươn điện tiếp xúc với môi trường không khí, dòng điện có thể cao tới 1 ampe, biến cơ thể sinh vật này tương đương với một cục pin 500 volt. Nhưng nếu đang ở dưới nước, lươn điện sẽ tạo ra điện áp lớn hơn nhưng dòng điện lại bị nước khuếch tán và giảm đi mức điện áp.
Bên cạnh đó, mức độ nghiêm trọng của điện giật phụ thuộc vào lượng và thời gian dòng điện chạy qua bất kỳ khu vực nhất định nào của cơ thể. Để so sánh, cơ thể của lươn có kích thước gần bằng cánh tay của một người đàn ông trưởng thành. Để làm cho một cánh tay bị co cứng, dòng điện 200 miliampe phải chạy vào cánh tay đó trong 50 mili giây.
Một con lươn không gặp nhiều nguy hiểm vì dòng điện của nó chỉ chạy trong cơ thể 2 mili giây trước khi phát ra bên ngoài. Ngoài ra, do điện trở của lươn lớn hơn so với nước nên một phần lớn dòng điện sẽ được tiêu tán ra bên ngoài nước qua lớp da nhờn. Điều này làm giảm mức độ gây hại của dòng điện đối với các cơ quan bên trong của lươn điện như não hoặc tim.
Chưa hết, khi tiến hành kích hoạt dòng điện, lươn điện theo bản năng giống loài cũng đã hoàn thiện kỹ thuật phóng điện để ít gây hại nhất cho bản thân. Những động tác cong mình của lươn điện sẽ khiến các bộ phận nhạy cảm trong cơ thể chúng được cách xa luồng điện một khoảng cách an toàn.
Những lúc phát điện, lươn sẽ tìm cách để dồn các cơ quan đầu não lên phía trước cơ thể. Đây là vị trí nằm ngoài đường đi trực tiếp của dòng điện và được bao quanh bởi một lớp mỡ dày giúp tăng cường cách điện.
Tất cả những lí do nói trên đã giúp lươn điện có thể tránh được tổn thương trước những cú sốc điện của chính chúng.
Vì sao khi ngựa gãy chân, lựa chọn duy nhất còn lại cho chúng là an tử?
Là một trong những giống loài được thuần hóa gần gũi nhất với con người, ngựa đã là bạn của nhân loại trong hàng nghìn năm.
Vì sao Nga bán Alaska cho Mỹ với giá rẻ mạt?
Vì sao Nga hoàng lại phải bán đi Alaska, miền đất giàu có tài nguyên của mình với cái giá rẻ mạt như vậy?
Vì sao hoàng đế Trung Hoa dù ăn sung mặc sướng nhưng đa phần sống không quá 40 tuổi?
Một thực tế đáng buồn là các vị hoàng đế xưa dù được tận hưởng cuộc sống xa hoa phú quý nhưng lại không thể sống thọ quá 40.
Vì sao thống trị địa cầu hàng trăm triệu năm, nhưng khủng long không thể phát triển trí thông minh như con người?
Điều khiến loài người khác biệt hẳn so với các động vật còn lại trên hành tinh là trí thông minh của chúng ta.
Vì sao lượng oxy trong khí quyển Trái đất cần duy trì mức 20,9%?
Loài người và nhiều sinh vật khác đã quen sống trong bầu không khí với hàm lượng oxy luôn ở mức 20,9 - 21%. Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu nồng độ oxy tăng lên hoặc giảm nhanh đột ngột?
Tại sao hầu hết loài người lại có 23 cặp nhiễm sắc thể?
Bạn hẳn từng nghe rằng 137 là con số ma thuật, nhưng nếu bạn hỏi một nhà di truyền học, họ sẽ nói rằng con số ma thuật thật ra là 46.
