一种新的电鳗产生任何已知动物的最高电压放电

至少有三种电鳗(Electrophorus spp。),而不仅仅是之前认为的一种。最近在圣保罗研究基金会-FAPESP的支持下,与史密森学会和国家地理学会以及其他机构有关的一组研究人员对两个新物种进行了描述。其中一种新物种可以释放高达860伏特,是所有已知动物中最强的。

电鳗是裸露的背鳍鱼(Gymnotidae),与鲶鱼和鲤鱼的关系比与其他鳗鱼家族的关系更密切。

该研究发表在Nature Communications上,不仅提供了有关动物的新知识,它在首次描述后250多年,而且为其他鱼类强放电的起源和产生开辟了新的研究途径。

Gymnotiformes是Gymnotidae所属的刀鱼科,原产于墨西哥和南美洲,几乎全部存在于淡水栖息地,大部分是夜间活动。目前在34个属和5个家庭中有大约250个有效的体重种类。

所有这些都能够产生用于通信和导航的弱电场(大多数具有非常小的眼睛)。

“电鳗长度可达2.5米,是唯一产生如此强烈放电的鱼;它使用三个电子器官。电击用于防御和捕食,”Carlos David de Santana说,他是一名副研究员。美国国家自然历史博物馆(NMNH),由史密森尼学会管理,也是该文章的第一作者。

通过关联DNA,形态和环境数据,并测量放电电压,研究人员得出结论,有关动物应重新分类为三个物种。以前科学上唯一知道的电鳗物种是Electrophorus electricus,瑞典博物学家Carl Linnaeus在1766年描述过它。

根据2019年9月10日期刊发表的一项新分析,南美洲的河流是至少三种不同种类的电鳗的家园,其中包括一种能够产生比其他任何已知动物更大放电的新物种。自然通讯。Electrophorus voltai(如上图所示)是两种新发现的电鳗物种之一,主要生活在另一个高原地区巴西盾上的Electrophorus electricus以南。科学家发现E. voltai可以释放高达860伏的电力 - 显着超过先前已知的由E. electricus产生的650伏电压。这使得物种成为已知最强的生物发电机,并且可能适应高地水域的较低电导率。图片来源:L。Sousa

除了E. electricus,现在定义为生活在亚马逊地区最北端的物种,研究人员发现足够的差异添加两个新种属:E. varii和E. voltai。

该文章的作者还包括目前在MZ-USP进行博士后实习的Luiz Antonio Wanderley Peixoto,他是在主题项目的共同调查员AléssioDatovoda Silva的监督下进行的。

“我们使用电压作为关键的区分标准。以前从未做过识别新物种的事情,”梅内塞斯说。在使用电压表进行现场测量期间,研究人员记录了一种放电860伏特,这是任何动物中发现的最高电压,用于E. voltai标本。之前记录的最强震动是650伏特。

该物种的名称向意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔致敬,他于1799年发明了电池,其设计基于电鳗。

E. varii以动物学家Richard P. Vari的名字命名,他是2016年去世的史密森尼研究员。“他是外国研究人员,他对巴西学生和研究人员在南美研究鱼类的影响最大,并帮助他们,”桑塔纳说。

令人震惊的多样性

根据桑塔纳的说法,他已经进入许多河流收集电鳗用于研究目的并且不止一次受到震动,放电是高电压但低安培数(约1安培),因此对人类来说不一定是危险的。

作为比较,来自电源插座的电击可以是10或20安培。如果你不幸得到一个,你可能无法伸出手指,在这种情况下它可能是致命的。

根据9月10日出版的“ 自然通讯 ”杂志上发表的一项新分析,南美洲的河流是至少三种不同种类的电鳗的家园,其中包括一种能够产生比其他任何已知动物更大放电的新物种。。两种新发现的电鳗物种之一,电烙铁(Electrophorus varii)(如上所示),命名为已故的史密森尼鱼类学家理查德瓦里(Richard Vari),并在黑暗,缓慢流动的低地水域游泳。图片来源:D。Bastos

然而,电鳗不发出直流电而是发出交流电(脉冲发生),并且在强烈冲击后其电荷耗尽。它的电子琴需要一些时间来充电。即便如此,在水中遇到一群这些动物也是非常危险的。震惊不会杀死一个健康的人,但如果你的心脏虚弱,这可能是危险的。它也可能导致摔倒或溺水。

桑塔纳说:“震惊使受害者感到震惊。它足以帮助鱼捕获猎物或吓跑捕食者。”

该小组进行的研究表明,电鳗可以召集可能会对潜在威胁产生电击的群体。与先前在科学文献中所声称的相反,这些动物不是孤立的,并且在成年期间经常以最多10个为一组。

新分类基于对巴西,苏里南,法属圭亚那和圭亚那亚马逊不同地区收集的107个样本的分析。最初,研究人员使用DNA条形码对线粒体基因细胞色素c氧化酶I(COI)进行测序,这是动物DNA条形码的事实标准。然后,他们对其他9个线粒体和核基因进行了测序,并进行了其他几项分析,以验证DNA条形码结果。

“它们的体形是高度保守的。它在1000万年的进化过程中没有太大变化。只有它们的外部形态的一些细节区分它们,只有形态学,遗传学和生态学的综合分析能够在它们之间做出有力的区分。物种,“桑塔纳解释说。

生态分离

除了显示明显的遗传差异外,测序数据还与生态数据交叉参考。保留名称E. electricus的物种仅限于亚马逊北部地区,地质学家称为圭亚那盾,包括巴西三个州(Amapá,Amazonas和Roraima)的北部地区,以及圭亚那,法属圭亚那和苏里南。

E. voltai居住在巴西盾,其中包括帕拉和亚马孙的南部,以及朗多尼亚和马托格罗索的北部。盾构区域相对较高,海拔超过300米。这个特殊的一个有急流和瀑布,有明显的充氧水,岩石或沙质底部,以及少量的溶解盐。这些特征有利于两种物种,它们具有平坦的头部,有助于它们在石质河床上快速流动的水中灵活地游泳和捕猎。

少量溶解的盐使水导电性降低。因此研究人员认为动物需要产生更强的放电才能捕获猎物。对于E. voltai来说尤其如此,其被发现产生有史以来在动物中记录的最高电压。

相比之下,E。varii栖息在亚马逊河流域的最低部分,生活在浑浊的河流中,氧气相对较少,沙质或泥泞的底部。此外,相对大量的溶解盐增加了水的导电性,有利于其放电的传播,在该物种中,放电的电压范围为151伏至572伏。

研究人员估计该物种分化了两次。大约在710万年前,它们第一次出现在中新世,当时他们与共同的祖先分离。直到大约360万年前的上新世,E。voltai和E. electricus才达到目前的状态。

研究人员计划进行进一步的遗传学研究,以验证生态分离(屏蔽环境与洪泛平原)是导致E. varii(洪泛区)和E. electricus和E. voltai(盾)偏离其共同的因素之一的假设。祖先。此外,他们继续捕获标本以测量放电并确认860伏的记录。他们期望在其他电动刀鱼属中找到新物种。

“在亚马逊流域发现了新的电鳗物种,这是地球上生物多样性的热点地区之一,它暗示着大量的物种仍然在自然界中被发现。此外,该地区对医学等其他科学领域非常感兴趣。他说,生物技术加强了保护和保护的必要性,对于巴西研究人员之间以及我们与其他国家的团体之间建立伙伴关系的研究来说,探索该地区的生物多样性非常重要。

其他小组目前正在研究利用电鳗研究结果分析其电子器官产生的酶的可能性,以确定其在治疗神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)的药物中的适用性,或作为开发假体和植入传感器的电池的模型。在人类中

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