电鲶为什么会放电:世界上能发电的鱼有多少种类？都是怎样的？

鱼是生活在水中的低等动物电鲶为什么会放电，属于脊索动物门中的脊椎动物亚门，鱼类没有肺，用鳃呼吸，它的运动主要通过尾鳍、胸鳍和躯干部器官的摆动来完成的。据1994年统计，全球现有鱼类共有24618种，占已命名的脊椎动物50%以上，且新的鱼种不断被发现，到2018年，全球已命名的鱼种增加到32100种。

能够发电的鱼类大约500多种电鲶为什么会放电，大家比较熟悉的有电鳝、电鲶、电鳗、电鳐、长吻鱼等。它们身体放电的电压，与我们日常生活用电的电压差不多，有的鱼放电电压是我们生活用电电压的好几倍。不同的放电鱼，放电的电流强弱和电压高低是不同的。问题中说“都是怎样”，不可能一一介绍了。为让大家了解放电鱼的一些科普知识，本人就以常见的放电鱼--电鳐为例，谈谈肤浅的认识。注意：鱼类放电原理基本上是差不多的。关于电鳗我写过一篇文章。

电鳐主要生活于非洲的尼罗河电鲶为什么会放电，身体1米长左右，身体是扁园形，有一条长长的尾巴，背腹扁平，头和胸部连在一起，好像夏天的一把扇子。个体的大小在2米至0.3米之间。电鳐放电的电压最高可以达到350伏。世界上有多种电鳐，其发电能力各不相同，非洲电鳐放电的电压在220伏左右，中等大小的电鳐放电电压在70~80伏之间，南美电鳐放电电压大约37伏左右。电鳐的放电电流最高可达到50安培，放电频率每秒钟可以达到50次，连续放电后，电流逐渐减弱，只能放电10-15秒钟。休息10分钟后又能恢复放电能力。

电鳐的头部和胸部的腹面两侧各有一个肾形呈蜂窝状的发电器，它是由形态改变的肌肉组织形成的，排列成六角柱体，叫电极柱，电鳐共有2000个电极柱，有200万块电极电鲶为什么会放电。这些电极之间充满着胶质状的物质，可以起绝缘作用。每个电极的表面分布有神经末梢，一面为负电极，另一面为正电极。电流的方向从电鳐的背面流到腹面（正极到负极），在神经系统生物电的“触发”下，放电器就能产生电能而放电。单个电极的电压很微弱，数量很多电极产生的电压之和就很高。

电鳐尾部两侧的肌肉也是电极电鲶为什么会放电。也是由规则排列着的6000-10000枚肌肉薄片组成，薄片之间有结缔组织相隔，有许多神经直接连接中枢神经系统。每块小肌肉薄片就是一个小电池，能产生150毫伏的电压，近万个"小电池"串联起来，就可以产生很高的电压。

电鳐在放电鱼类中，放电功率属于第二强。一次放电足以把附近的鱼杀死，人和牲畜碰上，全身会麻痹，有时会有生命危险。据科学家估测，1万条电鳐产生的电能累计在一起，能够使1列电车运行6分钟。

电鳐的放电特性启发人类发明和创造了能贮存电能的电池。日常生活中所用的干电池，在正负极间填充糊状物，就是受电鳐放电器里胶状物的启发。古希腊人及罗马人常用黑电鳐电击治疗痛风、头痛等疾病，医生把病人放到电鳐身上，或者让病人去碰一下正在池中放电的电鳐。利用电鳐放电还可以治疗风湿症和癫狂症等病。与现代的电疗差不多。

电鳗没有发动机却有电，那么它的发电原理是什么？

在多数人看来，生物可以发电是不可思议的，这就像是一种超能力。不过在你深入了解了相关生物的知识之后，你就会意识到，生物可以进化出放电能力是理所当然的，应该说如果在地球上亿个物种中还没有一个用电的，才是怪事呢。

为什么这么说，因为这个地球是所有的动物植物真菌都是由“电”驱动的，运用电是我们所有生物最基本的能力，所以连草履虫这样的单细胞原生动物都是依赖它而生存的，所以进化出直接用电攻击的生物并不需要从头再来，只要把已经存在的结构稍稍改造一下就好了。

电能转化学能首先我们来认识一下细胞膜，它是由双层磷脂分子构成的，那自然界无数的化合物中为什么偏偏要用它来组成细胞膜，而且在几十亿年间的进化中并没有出现新的，取代磷脂组成细胞膜的有机分子，这是为什么呢？

首先是因为磷脂分子可以自发地形成双层结构，稳定性好；其次是磷脂分子与蛋白质的相性比较好，可以在其中镶嵌很多蛋白质；最后是磷脂分子的绝缘性很好，不会轻易漏电。

什么漏电？细胞还要面临漏电的问题？是的，而且我们真核生物的有氧呼吸依赖的正是膜系统的“电机”。

线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所，还记得生物书的图不，线粒体中有很多褶皱一般的膜，以前我们不知道这些膜是干什么的，但现在我们已经明白了，这些膜就是有氧呼吸的关键。被氧化的葡萄糖并没有直接合成ATP，而是变成了携带能量的氢原子，这些氢原子在线粒体内膜上蛋白质的引导下被拆成开并运输到膜的两侧，膜内是电子，膜外是质子。

我们知道电压，也就是所谓的电势差其实就是正负电荷相互吸引的库仑力产生的，在线粒体内膜的两侧富集了大量的正电荷与负电荷，产生了高达数十万伏特的电压，与一片雷云相当！

质子穿过镶在膜上的ATP合成酶，带动酶的轴心转动，像磨盘一样将ADP与一个Pi基团压制在一起变成ATP。令人惊叹，这就是在所有生物细胞中默默工作了数十亿年的生命奇迹。

化学能转电能同样，有了第一次自然就有第二次，有消耗电能合成ATP的酶，就有消耗ATP产生电能的酶，遍布我们全身的神经细胞就是典型，我们知道神经信号的本质是电信号，所以我们的大脑才能被检测到脑电波。神经细胞的主要工作准备就是搬运离子，通过消耗ATP，膜上被称为“离子通道”的蛋白质将钠与钙离子搬到细胞外，将钾离子搬到膜内。

每搬进来两个钾离子就要搬出去三个钠离子，所以细胞外正电荷要多于细胞内，这时的细胞膜内外产生了大约70mv的电势差，这些电能蓄势待发，只要一受到刺激，就会立即打开被动离子通道，让离子们随着电势差与浓度梯度移动从而激发信号。

强化电能的必然之路看，其实神经细胞也已经能完成消耗生物化学能变成电能的工作了，这算是完成了第二步。于是第三步也就顺理成章了，只要能将很多可能产生电势能的细胞串联起来，就可以将电压积累到相当可怕的程度，而电鳗所做的也正是第三步。

电鳗的发电细胞是由肌肉细胞改造来的，肌肉的运动也是依赖神经控制与离子电压差，所以与神经细胞的原理是一模一样的，连“离子通道”都一模一样——钠钾离子通道。平时这些细胞就将钠钾离子泵出细胞。

▲钠钾离子通道蛋白质

不过细胞内外的电能怎么样才能变成体外的电能呢？电鳗有一个巧妙的解决方案，发电细胞就像砖块一样紧密地排列在一起，连接它们的是不导电的脂肪，这样发电细胞的两端就被绝缘隔离了，一侧光滑一侧有丰富的褶皱，变成了一个小电池，这样的发电细胞在电鳗身体两侧有6000~10000枚。

拥有了这样巧妙的结构，两通过特化的神经细胞将它们串起来也就不是难事了，在电鳗的脊髓中有一根充当主导线的主神经细胞，由厚厚的、绝缘的髓鞘细胞包裹着，正极通到下巴，负极通往尾巴，把所有连接发电细胞的小神经汇总到一起。

当需要的时候，电鳗大脑中发出信号给发电细胞，不过只打开光滑一端的离子通道，打开后钠离子涌入钾离子涌出，电势差在细胞内被中和了。但是本来没有电势差的发电细胞两侧出现了离子不平衡，正电荷集中在多褶皱的一侧，而负电荷集中在光滑的一侧， 它们需要相见但细胞膜与脂肪阻碍了它们，于是电荷只能绕道从电鳗的体外通过，就产生了定向电流啦！

这就是电鳗的发电原理了，是不是还挺好懂的呢？我是酋知鱼，一只不会放电的科学作者，欢迎关注！