Электрический угорь — рыба из отряда гимнотообразных. Из-за своей уникальной особенности генерировать электричество она давно привлекает внимание ученых. Органы, вырабатывающие электричество, которое угорь использует для охоты и самозащиты, занимают больше половины тела угря. Сила разряда электрического тока у угря такова, что может парализовать даже такое крупное животное, как лошадь.
Как уже известно, электрический орган — очень сложное устройство, которое появлялось в ходе эволюции параллельно несколько раз у разных видов животных. И строение этих органов у всех носителей примерно одинаково. Они состоят из длинных и тонких клеток электроцитов, которые занимают 80% тела угря и сложены в аккуратные «стопки». На одной стороне электроцита расположены нервные окончания, переходящие в синапсы, на другой — ионные каналы.
Под воздействием нервных импульсов на электроците генерируется небольшое напряжение, под воздействием которого ионы натрия проходят сквозь ионные каналы и накапливаются на одной стороне клетки. А движущиеся в обратную сторону ионы калия — на другой. Полученный в результате этого электрический потенциал накапливается в электроцитах, как в батареях, и в нужный момент угорь использует его для разряда.
Взяв это строение за основу, ученые разработали источник питания, в котором производство электроэнергии происходит на основе разности солености в пресной и морской воде. Ученые разделили два отсека с соленой и пресной водой мембраной из гидрогеля, которая проницаема для положительных ионов.
В результате чего положительные ионы натрия устремлялись в «пресный» отсек, оставляя в своем отсеке отрицательно заряженные ионы (хлориды). В итоге происходило накопление электрического потенциала — созданная система может генерировать 110 вольт в разомкнутой цепи.
Теперь исследователи ищут способы улучшить созданную систему. В то время как электрический угорь может заряжать свои электрические органы, искусственная система требует внешнего тока для зарядки. Гидрогелевые мембраны также, по словам ученых, могут быть улучшены — с более тонкими мембранами этот источник питания может быть использован в медицине, в имплантатах, как кардиостимулятор. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Это тоже интересно:
