Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak žraloci cítí velmi slabý elektrický signál? Američtí vědci objevili, že materiál konzistence rosolu, který se nachází v kůži žraloků, ale i jiných ryb, má nejvyšší protonovou vodivost, jež kdy byla v biologickém materiálu naměřena. Možná si řeknete „No a?“, jenže od žraloků vede cesta až k novým elektrickým čidlům. Želé se vyskytuje ve speciálních pórech, které živočichům pomáhají lovit. Skrze póry totiž ryba cítí extrémně slabé elektrické pole, které vytváří kořist. Nový objev nejenže pomáhá rozluštit, jak systém senzorů u těchto zvířat funguje, ale členové týmu jsou přesvědčeni, že povede k vývoji nových typů různých čidel.
Některé ryby včetně rejnoků a žraloků jsou schopny registrovat velmi slabá elektrická pole řádu 5 nV/cm, což jim umožňuje rozpoznat stahování svalů a další fyziologické aktivity potenciální kořisti. Elektrická pole registrují použitím soustavy elektrocitlivých orgánů v kůži. Ty se nazývají Lorenziniho ampule (AoL). Každá ampule obsahuje trubici, která je naplněna rosolovitou substancí, jež přichází do kontaktu s vnějším prostředím prostřednictvím pórů v kůži zvířat. Vnitřní konec trubice končí ve sklípku (alveolus), kde jsou umístěny buňky, které přenášejí elektrické signály do nervové soustavy ryb. Vědci až dosud neuměli vysvětlit, jak je tak slabý elektrický signál veden trubicí z vnějšího prostředí až do sklípku. Nyní však fyzici a biofyzici z univerzity v kalifornském Santa Cruz přišli spolu s dalšími kolegy na to, že rosol je mimořádně dobrým vodičem protonů, což může vysvětlit i zmíněný přenos elektrických signálů.
Tým zkusil testovat vzorky rosolu žraloků a rejnoků. Rosol vědci umístili mezi dvě paladiové elektrody, které jsou schopny absorbovat a emitovat velké množství protonů. Napětí přiložené na elektrody způsobí, že protony z kladné elektrody vstupují do rosolu a pohybují se směrem k záporné elektrodě. Protonový proud se snadno změří, protože je stejný jako elektrický proud, který protéká v důsledku přiloženého napětí. Přestože měření ukázala, že je rosol dobrým vodičem protonů, neposkytla přesnou hodnotu vodivosti. Protony totiž musí překonávat kontaktní odpor, když vstupují a opouštějí paladiové elektrody, a to měření vodivosti ovlivňuje. Tento problém tým obešel tak, že měření provedl také na dvou zlatých elektrodách, které byly umístěny do rosolu mezi paladiové elektrody. Měření napětí mezi zlatými elektrodami a proudu mezi paladiovými elektrodami umožnilo spočítat přesnou hodnotu vodivosti. Testy ukázaly, že protonová vodivost rosolu je až 2 mS/cm, což je dosud nejvyšší hodnota naměřená v jakémkoliv biologickém materiálu. Všichni byli naměřenou hodnotou šokováni, protože je pouze čtyřicetkrát menší než u Naflonu, což je plastový materiál užívaný v palivových článcích a dalších komerčních aplikacích, který je navržen speciálně tak, aby měl extrémně vysokou protonovou vodivost.
Vědci jsou přesvědčeni, že vysoká protonová vodivost tohoto biologického materiálu je spojena s přítomností řetězovité molekuly látky, která se nazývá keratan sulfát. Jde o kyselinu, což znamená, že každá molekula keratin sulfátu může poskytnout proton pro zvýšení vodivosti. Tyto protony jsou pak schopny pohybovat se rosolem podél řetězců molekul vody, které se vytvářejí kolem keratan sulfátu.
Odborníci tento objev považují za velmi vzrušující a podnětný. Zjištění by mělo inspirovat ke vzniku dalších studií funkcí elektrické citlivosti nejen Lorenziniho ampulí, ale také obecně různých orgánů. Takovéto údaje totiž většinou nejsou k dispozici. A nejen to, objev by měl vést až k vývoji nových typů různých druhů čidel.
Převzato z Matfyz.cz
Zajímavé. Mimochodem, ta membrána se nejmenuje „Naflon“ ale Nafion.