В органах чувств акулы биологи нашли лучший проводящий протоны материал

Ампулы Лоренцини ≈ орган чувств у нескольких отрядов рыб, отвечающий за электрорецепцию и достигший наибольшего развития у акул, скатов

(фотография Erik Josberger).

(A и B) √ скаты и акулы находят свою добычу с помощью слабых электрических полей, генерируемых биомеханической активностью жертв. (С) √ сеть электросенсорных органов, отвечающих за эту функцию. (D) √ строение ампулы.

Иллюстрация Luk Cox/перевод "Вести.Наука".

Акулы, химеры и скаты могут обнаружить очень слабые электрические поля, производимые другими животными. В их арсенале есть специальные органы. Они известны под названием ампулы Лоренцини.

Но, несмотря на то, что учёные давно знают о такой необычной способности животных, до сих пор оставалось загадкой, как именно такие органы работают. Новое исследование раскрывает важную особенность этих ампул, а результаты имеют значение и для других областей научной деятельности.

Ампулы Лоренцини, впервые описанные в 1678 году Стефано Лоренцини (Stefano Lorenzini), являются порами, расположенными в основном на головах рыб, но присутствуют (хотя и в меньшем количестве) и на других частях тела. Каждая из этих пор связана с набором электросенсорных клеток с помощью длинного канала, заполненного прозрачным, вязким желеобразным материалом.

В новом исследовании команда учёных из различных университетов изучила свойства этого "желе". Они обнаружили, что оно является замечательным протонпроводящим материалом с самой высокой проводимостью протонов среди всех известных биологических материалов.

Поясним, что протонная проводимость – это способность материала или раствора проводить электрический ток, состоящий из положительных ионов водорода.

Отмечается, что проводимость желе всего в 40 раз ниже, чем у протонпроводящего полимера Нафиона (Nafion), который широко используется в топливных элементах, говорит учёный из Университета Санта-Круз Марко Роланди (Marco Rolandi).

(A и B) √ скаты и акулы находят свою добычу с помощью слабых электрических полей, генерируемых биомеханической активностью жертв. (С) √ сеть электросенсорных органов, отвечающих за эту функцию. (D) √ строение ампулы.
(A и B) √ скаты и акулы находят свою добычу с помощью слабых электрических полей, генерируемых биомеханической активностью жертв. (С) √ сеть электросенсорных органов, отвечающих за эту функцию. (D) √ строение ампулы.
Иллюстрация Luk Cox/перевод "Вести.Наука".

Группа сигналов, приходящих от нескольких ампул, позволяет акулам или скатам определять изменения в электрическом поле, даже таком слабом, как пять нановольт на сантиметр. Но как именно такие слабые сигналы передаются из поры к сенсорным клеткам, уже много лет является предметом дискуссии в научном сообществе.

По мнению Роланди и его коллег, высокой протонной проводимости желе могут способствовать сульфатные полисахариды (путешествие протонов происходит вдоль цепочек водородных связей).

"Изучение высокой протонной проводимости желе является очень увлекательным процессом, — говорит Роланди. – Мы надеемся, что наши выводы будут способствовать дальнейшему изучению функции электрозондирования ампул Лоренцини и органа в целом, который сам по себе является исключительным".

Новые выводы могут представлять интерес для исследователей в области материаловедения и других смежных областях и, возможно, помогут создать новые материалы. Так, черви подсказали учёным формулу клея, который может склеить предметы даже в воде.

Исследование описано в научном издании Science Advances.