Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Как акулы и скаты чувствуют электричество

Два типа ионных каналов в электрочувствительных клетках позволяют скатам и акулам чувствовать даже малейшие изменения внешнего электрического поля.

Акулы и скаты могут чуять добычу по слабым электрическим сигналам, которые испускает ее тело. Можно сказать, они в буквальном смысле слышат сердцебиение жертвы – но только слышат они его не слуховым аппаратом, а специальным органом, который улавливает следы генерируемых сердечной мышцей электрических импульсов.

Электросенсоры у акул и скатов нашли давно, и в целом было известно, как они устроены, но что за биологические реакции там происходят, долгое время оставалось загадкой.

Загадку разъясняют исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско – в своей статье, опубликованной в Nature, они описывают функционирование клеток ампулярного (электрочувствительного) органа ежового ската. Этот орган состоит из множества ампуловидных клеток (ампул Лоренцини), погруженных в желеобразную среду. Мы знаем, что любые рецепторные клетки, что бы они не чувствовали, реагируют на раздражитель перегруппировкой ионов на клеточной мембране – в результате такой перегруппировки возникает электрохимический импульс, отправляющийся в мозг. У электросенсоров все устроено в общем так же: у них есть белки, которые под действием внешнего электрического поля создают поток ионов кальция.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Но электрическое поле, генерируемое живым организмом, слишком слабое, чтобы создать сигнальный импульс. Поэтому в клетках электрических органов скатов и акул есть еще и калиевый канал, чувствительный к кальцию. Получается следующая последовательность событий: внешнее электрическое поле вызывает небольшой поток кальция, в ответ на который срабатывает калиевый канал, и вот как раз масштабное перемещение калия, образно говоря, рождает электрическое чувство. Работая вместе, оба канала работают как умножители сигнала: ощущение из внешней среды многократно усиливается в электросенсорном органе.

Гены, кодирующие оба канала, есть и у других животных, но у хрящевых рыб (а, скорее всего, механизм электрического чувства аналогичным образом работает у всех акул и скатов) эти гены настроены по-особому: белок кальциевого канала получается слишком чувствителен даже к небольшим изменениям внешнего электрического поля, а калиевый канал генерирует колебания калиевого потока в ответ на кальций. Исследователи изменили мышиные «канальные» гены так, чтобы они стали похожи на гены ската – и мышиные клетки стали электрочувствительными. Если же у самих скатов с помощью специальных веществ блокировали ионные каналы, то рыбы утрачивали электрическое чувство – они переставали реагировать на источник электрического поля, спрятанный на дне аквариума.

Считается, что у слуховых рецепторов зверей есть достаточно много общего с электрорецепторами хрящевых рыб, так что, изучая скатов с акулами, мы, возможно, узнаем что-то новое и о том, откуда у нас берутся проблемы со слухом.

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)