幾百年前就有記錄表明電鰻能電暈獵物。不過，除非你在《星際迷航》中的太空戰(zhàn)艦上負(fù)責(zé)安保工作，否則你可能并不了解“電暈”這個詞的準(zhǔn)確含義。電鰻發(fā)動攻擊時到底發(fā)生了什么？令人驚訝的是，直到最近，生物學(xué)家對電鰻仍知之甚少。

　　在這篇節(jié)選自《環(huán)球科學(xué)》5 月新刊的文章中，來自美國范德堡大學(xué)的生物學(xué)教授，為我們介紹了其在研究電鰻時的奇特現(xiàn)象。

　　電鰻用高壓電攻擊一條魚時，電鰻附近的魚在 3 毫秒內(nèi)全都“石化”了，就好像是它們變成了一個個小雕塑，靜止不動地漂在水中。一開始，我以為它們都被電死了。但是，當(dāng)電鰻沒能抓住獵物并停止釋放高壓電后，這些魚就立馬“解凍”，然后全速游開了。也就是說，電鰻的影響是暫時的。我被這一現(xiàn)象吸引了，特別想弄明白這到底是怎么回事兒。

　　我想到和電鰻最像的，就是美國警察執(zhí)法時使用的泰瑟槍（Taser，又稱“電休克槍”）。泰瑟槍會干擾人體神經(jīng)系統(tǒng)控制肌肉的能力，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)肌肉喪失功能。泰瑟槍通過電線傳輸短暫的高壓電流脈沖，每秒達(dá) 19 次。不同的是，電鰻能發(fā)出只持續(xù)約 2 毫秒的脈沖，并且可以每秒連續(xù)放電 400 多次——這可比泰瑟槍快多了。那么是否可以說，電鰻只是會游泳的增強(qiáng)版泰瑟槍？為了回答這個問題，我開始了一項為期 3 年的研究，

　　用電的獵手

　　你或許沒想到，電鰻并不是一種鰻魚，而是屬于電鰻科（Gymnotidae）。電鰻科的其他魚類只能放出很微弱的電流，用來感知周圍環(huán)境以及彼此交流。在演化過程中，電鰻的放電能力不斷增強(qiáng)。電鰻的發(fā)電器官遍布全身（電鰻體長可達(dá) 1.8 米，體重超過 18 千克），正因為如此，它們能產(chǎn)生最高可達(dá) 600 伏特的電壓。電鰻的發(fā)電器官由數(shù)千個特殊的圓盤形細(xì)胞組成，也就是發(fā)電細(xì)胞（electrocyte），它們像電池一樣可以存儲和釋放電能。

　　為了研究電鰻的攻擊原理與泰瑟槍是否一致，我需要觀察電鰻是如何捕獵的。首先，我把電鰻和一條死魚（它的神經(jīng)和肌肉仍可正常工作）放在水缸中，二者被一塊擋板隔開，但電流可以通過擋板。同時，水缸旁邊還有一臺設(shè)備能夠檢測死魚的肌肉收縮。接下來，我用蚯蚓喂食電鰻，電鰻很開心地先電暈它們再吃掉。這樣一來，我就可以測量魚的肌肉對電鰻捕獵時釋放的高壓電流脈沖的反應(yīng)了。

　　我發(fā)現(xiàn)，在電鰻釋放連續(xù)的高壓電流脈沖 3 毫秒后，死魚的肌肉會大幅收縮。在之前的慢動作錄像中，電鰻周圍的魚也恰好是在電鰻放電 3 毫秒后停止移動。很顯然，電鰻比人類更早發(fā)明了泰瑟槍。不過，我發(fā)現(xiàn)的可不只有這些。我還發(fā)現(xiàn)，電鰻并不是直接刺激魚的肌肉，而是激活控制肌肉的神經(jīng)，讓獵物動彈不得。每次高壓電流脈沖都會在魚的運(yùn)動神經(jīng)上產(chǎn)生動作電位（即神經(jīng)沖動）。電鰻使用了一種高保真的遠(yuǎn)程控制方式，“定”住了獵物。

電鰻的攻擊模式

　　有趣的是，這意味著獵物的肌肉反應(yīng)或許對電鰻的電流攻擊也有一定的影響。有了這一發(fā)現(xiàn)，我開始重新思考電鰻的連續(xù)高壓攻擊。理查德·鮑爾（Richard Bauer）在 1977 年發(fā)表的一項研究格外引人注目。鮑爾的研究稱，電鰻捕獵時通常會在釋放兩次高壓電流脈沖后停頓一下，每次停頓時間約為 2 毫秒。這兩次高壓電流脈沖也因此被稱作雙脈沖（doublet）。我自己做實驗時，電鰻也都出現(xiàn)了這種行為。這是為什么呢？

　　我稍微研究一點肌肉生理學(xué)就發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動神經(jīng)元向肌肉發(fā)出雙脈沖（也就是運(yùn)動電勢）是產(chǎn)生最大肌肉張力的最好方法。這也就是為什么我的實驗表明，電鰻的雙脈沖會導(dǎo)致附近獵物出現(xiàn)短暫而嚴(yán)重的全身痙攣，而連續(xù)電擊會使獵物持續(xù)麻痹。全身痙攣會使得獵物周邊的水發(fā)生運(yùn)動——即產(chǎn)生水下聲波。由于電鰻能感受到極微弱的水流，因此我想到了一個有趣的可能性：電鰻釋放雙脈沖是為了探測周圍是否存在生命體。畢竟，野生電鰻生活在亞馬孫雨林中，它的周圍有各種各樣隱藏起來的獵物——這些獵物可比丟進(jìn)水缸里的蟲子或金魚更難發(fā)現(xiàn)。

　　用電流搜尋獵物

　　當(dāng)我研究電鰻的捕獵行為時，我還注意到其他一些事情。我曾經(jīng)認(rèn)為，電鰻的進(jìn)攻就像發(fā)射子彈——都是事先規(guī)劃，一旦行動之后便不需要再根據(jù)感覺器官接收到的反饋信息進(jìn)行調(diào)整。不過我現(xiàn)在認(rèn)識到，電鰻還能將高壓電流脈沖用于追蹤。那么，高壓電流能不能當(dāng)作電鰻的感知工具呢？我決定通過實驗來驗證這種可能性。

　　在設(shè)計實驗時，我利用了獵物的導(dǎo)電性以及電鰻的攻擊性。在水中生活的動物的導(dǎo)電性往往比水更好，因此電鰻對導(dǎo)體格外敏感，因為能導(dǎo)電是生命體的特征。不過需要記住的是，電鰻會使用低壓電流來探測水中的導(dǎo)體，直到發(fā)起進(jìn)攻時才會切換到高壓電流。為了測試電鰻用高壓電流感知周圍環(huán)境的能力，我拍攝了電鰻發(fā)動攻擊時的慢動作視頻，因為電鰻在攻擊時會關(guān)閉低壓電流，切換到高壓電流。

　　第一個簡單的實驗是在水缸里增加一根由碳制成的導(dǎo)體棒，就放在那條裝在密封袋里的死魚旁邊。當(dāng)電鰻察覺到死魚痙攣產(chǎn)生的水流后，它便發(fā)動攻擊，沖向那條在絕緣袋里的魚。不過這次，電鰻在半路上改變了目標(biāo)，轉(zhuǎn)而沖向了碳棒，并且試圖把碳棒吸入嘴中。看起來，電鰻好像把碳棒當(dāng)成了魚。如果電鰻真的能利用高壓電流脈沖追蹤獵物，這種現(xiàn)象就確實會發(fā)生。

　　在后續(xù)實驗中，我加入多根塑料棒作為對照組，來排除電鰻用視覺選擇獵物的可能性。在每次實驗中，電鰻都會攻擊碳棒，連續(xù)釋放高壓電流。在終極測試中，我設(shè)計了一個快速旋轉(zhuǎn)的圓盤，將一根很小的導(dǎo)體嵌在圓盤表面，其他部分都是絕緣材料，跟對照組一模一樣。電鰻的表現(xiàn)堪稱完美：它們在釋放高壓電流期間，成功追蹤并攻擊了導(dǎo)體，速度之快、精度之高，跟使用電來感知周圍的動物相比是有過之而無不及。我們相信，電鰻發(fā)出的高壓電流不僅是制服獵物的武器，同時也可以用來追蹤獵物，屬于感官系統(tǒng)的一部分。隨著研究的深入，我對電鰻的本事也是愈加贊嘆。接下來，我也將成為實驗的一部分。

　　主動防御

　　1800 年 3 月，德國自然學(xué)家亞歷山大·馮·洪堡（Alexander von Humboldt）雇了幾個亞馬孫地區(qū)的漁民，打算抓一些電鰻來做實驗。后來，這件事變成了一個傳奇故事。這些漁民決定用馬來抓電鰻，他們找來 30 匹野馬和騾子，驅(qū)趕它們進(jìn)入一片滿是電鰻的淺水塘。結(jié)果，電鰻從水塘中躍起發(fā)動攻擊，不停地電擊這些馬和騾子。漁民們大聲呵斥并揮動著樹杈，把這些受到驚嚇的馬困在池塘里，直到電鰻耗盡能量。隨后，漁民很安全地就抓到了這些電鰻。最終有兩匹馬死于這次行動，其他的則踉踉蹌蹌地走出池塘，癱倒在水塘邊上。洪堡在 1807 年報道了這次經(jīng)歷，并贏得了聲望。不過，后來有些學(xué)者開始質(zhì)疑洪堡的這一描述。電鰻為什么要冒著受傷的風(fēng)險，來攻擊自己不能吃的大型動物？在之后的 200 多年里，再沒出現(xiàn)過對電鰻這種行為的報道，直到我在實驗室用錯誤的漁網(wǎng)去捕捉一條很大的電鰻。

　　通常，電鰻并不會躍出水缸。不過也有例外，當(dāng)你在水面上用一個大導(dǎo)體靠近一只無處可逃的電鰻時，它往往會瘋狂地發(fā)動進(jìn)攻。我之所以能發(fā)現(xiàn)電鰻的這種行為，是因為我當(dāng)時試圖用一個帶金屬圈和金屬把手的漁網(wǎng)，把一只大電鰻換到一個新水缸里。一瞬間，電鰻調(diào)轉(zhuǎn)方向，從水中躍出，用下頜抵住了金屬把手，釋放出長時間的連續(xù)高壓電流脈沖（幸好我當(dāng)時戴了絕緣橡膠手套）。實驗室里所有的受試電鰻都出現(xiàn)了這一令人震驚的防御性行為。

　　隨著對電鰻行為的進(jìn)一步研究，結(jié)合洪堡的敘述，很多問題就有了答案。如果電鰻把較小的導(dǎo)體當(dāng)作是可以食用的獵物，那么它就會游向獵物。半沒在水中的大型導(dǎo)體很可能會被當(dāng)成大型危險動物，比如一只貓或一條鱷魚。電鰻為什么不游走呢？那是因為在干旱季節(jié)，亞馬孫地區(qū)的電鰻往往會被困在小池塘里，此時它們就有被吃掉的風(fēng)險，洪堡的故事描述的就是這種情形。

　　用胳膊做實驗

　　對于有些東西，學(xué)校的財務(wù)部門是肯定不會給你買的，而尸體的手臂恰好就屬于這類。所以，當(dāng)我需要一些假胳膊來做實驗時，我想了想還是自己掏腰包算了。這些實驗是為了進(jìn)一步研究電鰻的跳躍行為，在去掉這些假胳膊上的假血管后，我在胳膊里面放了一些會發(fā)光的二極管，來模擬神經(jīng)通路。隨后，我拿改造后的胳膊靠近電鰻。作為回應(yīng)，電鰻開始瘋狂跳躍來進(jìn)行防御。電鰻放電時跳得越高，假胳膊里的二極管也就越亮。

　　實驗室中最大的電鰻體長超過 90 厘米，它的發(fā)電器官可產(chǎn)生 382 伏特的電壓。由于它自身的電阻只有 450 歐姆，因此如果沒有其他阻力，這條電鰻可產(chǎn)生將近 1 安培的電流，這可比泰瑟槍厲害多了！所以說，被這家伙電一下可不是鬧著玩的。

　　當(dāng)電鰻躍出水面，用下頜抵住獵物時，從電鰻頭部到尾部的那條電路就被關(guān)閉了——因為空氣不是良導(dǎo)體。這時，一條通過獵物的新電路將取而代之。不同尋常的是，電鰻躍出水面越高，施加在獵物身上的電壓也越高——這跟調(diào)節(jié)音量很像。這種現(xiàn)象解釋了電鰻躍出水面這種行為是如何演化來的，因為跳的高度越高越有優(yōu)勢。現(xiàn)在，我可以很自信地宣布，電鰻在攻擊時跳出水面能高效地提高電壓。

　　在一開始，我進(jìn)行這個研究項目可能是為了在將來能講授更多關(guān)于電鰻的知識，但最后反而是電鰻給我上了一課。每次研究一個新物種，我都發(fā)現(xiàn)，動物總是比人們想象的更厲害、更有趣。

　　撰文 肯尼斯·C·卡坦尼亞（Kenneth C. Catania）  

　　翻譯 張哲

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电鳗如何杀死一匹马？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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