הפעלה חשמלית

הצלופח החשמלי מכריח את טרפו לחשוף את מיקומו "בשלט רחוק"

יונת אשחר ונעם לויתן | גליליאו

צלופח חשמלי וטרפו. צילום: © Kenneth Catania.

מה יעשה דג קטן כשהוא רואה דג גדול מתקרב אליו? ינסה לברוח, מן הסתם, ואולי יתחבא בין סלעים בקרקעית הים, ישב שם בשקט ולא יזוז עד שהסכנה תחלוף. זו אסטרטגיה טובה נגד רוב הדגים, אבל לא נגד כולם. ישנו דג אחד המסוגל לשלוט מרחוק בדגים אחרים. הוא מסוגל לגרום להם לזוז נגד רצונם, וכך לחשוף את מיקומם.

הצלופח החשמלי (Electrophorus electricus) אינו בעל החיים היחידי היודע לייצר חשמל. דגים שונים, מדג הטורפדו (הנקרא בעברית, כראוי לו, חשמלן) ועד לשפמנונים מסוימים, מייצרים שדות חשמליים המאפשרים להם לאסוף מידע על סביבתם, וכן לתקשר זה עם זה ולשתק את טרפם. אך הצלופח החשמלי (שאינו צלופח כלל, אלא שייך לסדרת דגי החשמל הטרופיים), מייצר שדה חשמלי בעוצמה גבוהה יותר מכל בעל חיים אחר (אם לא מחשיבים את הטכנולוגיה האנושית): כ-600 וולט למשך שבריר שנייה. הצלופח החשמלי התמחה כל כך בייצור חשמל עד שרוב גופו – כארבע חמישיות ממנו – מורכב מאיברים מייצרי חשמל. איברים אלו עשויים מכמה אלפי תאים דמויי לוחיות, המסודרים בשורות, בצורה המזכירה את סוללת "תא וולטה" – הסוללה הראשונה שהומצאה, שבה היו ערוכים לסרוגין לוחות נחושת ואבץ. בעצם, נכון יותר לומר שסוללת תא וולטה מזכירה את איבריו של הצלופח החשמלי ודגי חשמל אחרים: וולטה בנה את הסוללה שלו לאחר שחקר את האיברים הללו ובהשראתם. הדמיון היה כה רב, עד שבמכתב שבו פרש את המצאתו בפני החברה המלכותית הבריטית, וולטה הציג את הסוללה שלו בתור "איבר חשמלי מלאכותי".

מכך ברור שהאנטומיה של הצלופח החשמלי והדרך שבה הוא מייצר חשמל היתה ידועה כבר יותר מ-200 שנה. לעומת זאת, עד לאחרונה היה ידוע מעט מאוד על הדרך שבה הוא צד. את החסר הזה ביקש למלא קנת' קטאניה (Catania) מאוניברסיטת ונדרבילט שבארצות הברית (כאן בדרך כלל היינו מוסיפים "ועמיתיו". המדע במאה ה-21 בנוי על שיתופי פעולה, ורובם המוחלט של המאמרים המדעיים הם תוצאה של עבודה משותפת של לפחות כמה חוקרים וסטודנטים: רק לפני כמה חודשים כתבנו בגליליאו [יפורסם בקרוב בבלוג] על מאמר שעליו היו חתומים לא פחות מ-58 מחברים; המאמר הזה, לעומת זאת, נושא את חתימתו של קטאניה, וקטאניה לבדו – עניין ראוי לציון בפני עצמו!).

במאמר שפורסם לאחרונה במגזין Science, קטאניה בדק כיצד הצלופח מפעיל את המנגנון החשמלי רב העוצמה שלו בשעת ציד, ומה השפעתו על הטרף. לצורך כך הוא הכין מערך מיוחד, שכלל דג מורדם ומחובר למכשיר המודד כוח חשמלי, המופרד מהצלופח במחיצה עשויה אָגָר (חומר ג'לטיני). המחיצה מנעה מהצלופח להגיע אל הדג, אך לא את מַעבר הפולסים החשמליים. כדי לגרום לצלופח לשחרר את מכות החשמל הקטלניות שלו, החוקר האכיל אותו בתולעים. כאשר הצלופח תקף אותן, החוקר מדד את ההשפעה של החשמל על הדג המורדם. הוא גילה ששרירי הדג התכווצו בחוזקה, כך שלא היה יכול לזוז כלל – בדומה לאדם שנורה מטייזר. בדרך זו הצלופח משתק את קורבנותיו ומונע מהם לברוח.

צלופח חשמלי תר אחרי טרף. צילום: © Kenneth Catania.

אך כפי שכבר נרמז, הסיפור לא מסתיים בכך. תקיפה ישירה של הטרף אינה המצב היחיד שבו צלופחים מייצרים חשמל. ידוע כבר כמה עשרות שנים שכאשר הם שוחים ומחפשים טרף, הם משלחים מדי פעם פולסים חשמליים בתבנית שונה – כזוג פעימות. קטאניה שם לב שכמה פעמים במהלך הניסויים, לאחר ששיחררו את הפעימות הללו, הצלופחים החלו לתקוף את מחיצת האגר. האם פולסי החשמל עזרו להם לחוש את הימצאותו של הדג המורדם בצד השני? האם מטרתם היא לגלות טרף נסתר? קטאניה שיער שזוג הפעימות הללו גורם לשרירי הטרף להתכווץ וכך לטרף עצמו להתעוות ולפרכס –  וגלי המים שנוצרים מתנועות אלו חושפים את מיקומו לצלופח. כדי לבדוק זאת, החוקר הכין אותו מערך של דג מורדם מֵעבר למחיצת אגר, אבל הפעם שם את הדג בתוך שקית פלסטיק מבודדת חשמל. כאשר הצלופח שילח את זוג הפעימות שלו, שרירי הדג לא התכווצו, והצלופח נשאר אדיש ולא ניסה לשבור את המחיצה. לעומת זאת, כאשר החוקר גרם לדג לפרכס באופן מלאכותי, הצלופח תקף אותו מיד.

כך התברר כי שיטות הציד של הצלופח החשמלי מתוחכמות בהרבה משחשבנו. כאשר הוא מבחין בטרף, הוא מסוגל לשתק אותו בתוך שבריר שנייה ולמנוע את בריחתו; אך כאשר אינו רואה בסביבתו טרף, הוא שולף את הנשק הסודי שלו. בעזרת זרמי חשמל הוא מסוגל לשלוט בדגים, ובכל בעל חיים קטן אחר שאיתרע מזלו להיות בסביבה, ולגרום להם לזוז ולהסגיר את נוכחותם – ממש כאילו היו בובות והוא המושך בחוטים.

למידע נוסף

המאמר המקורי [PDF]:

Catania, K. The shocking predatory strike of the electric eel. Science 346, 1231-1234 (2014). doi: 10.1126/science.1260807

המכתב של וולטה לחברה המלכותית (בצרפתית; לחצו כאן לגרסה באנגלית):

Volta, A. On the electricity excited by mere contact of conducting substances of different kinds. Phil. Trans. Roy. Soc. 90, 403-431 (1800). doi: 10.1098/rstl.1800.0018

פרופ' קנת' קטאניה מסביר את התגלית:

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו גיליון 198, מרץ 2015