Cận cảnh 'máy phát điện sinh học' mạnh bậc nhất thế giới động vật

Cá chình điện (Electrophorus electricus) là một loài cá thuộc bộ Cá dao (Gymnotiformes), không phải cá chình thật. Chúng phân bố chủ yếu trong lưu vực sông Amazon và Orinoco, nơi có những vùng nước chảy chậm, nhiều bùn và hàm lượng oxy thấp.

Ảnh: demorgen

Điểm khiến cá chình điện nổi tiếng toàn cầu là khả năng phát điện cực mạnh. Khoảng 80% chiều dài cơ thể của chúng được dành cho ba cơ quan điện chuyên biệt: cơ quan chính (Main organ), cơ quan Hunter và cơ quan Sachs. Các cơ quan này chứa hàng nghìn tế bào điện gọi là electrocyte, hoạt động giống như những viên pin mắc nối tiếp. Khi cá đồng loạt kích hoạt các tế bào này, chúng có thể tạo ra điện áp lên tới khoảng 600 volt để làm choáng hoặc hạ gục con mồi. Tuy điện áp rất cao, cường độ dòng điện và thời gian phát xung mới là yếu tố quyết định mức độ nguy hiểm.

Ảnh: marybatessciencewriter

Không chỉ dùng điện để săn mồi, cá chình điện còn sử dụng các xung điện yếu như một hệ thống "ra-đa sinh học". Trong làn nước đục, nơi tầm nhìn rất hạn chế, chúng phát ra các tín hiệu điện nhỏ rồi cảm nhận sự biến đổi của điện trường khi gặp vật cản hoặc sinh vật khác. Cơ chế này, gọi là điện định vị, giúp cá xác định phương hướng, tìm kiếm thức ăn và giao tiếp với đồng loại ngay cả trong bóng tối hoàn toàn.

Ảnh: Joel Sartore

Một tập tính săn mồi đặc biệt của Electrophorus electricus đã khiến các nhà khoa học kinh ngạc. Chúng có thể phát ra những xung điện cực ngắn để kích thích hệ thần kinh của cá hoặc động vật nhỏ, khiến con mồi co giật ngoài ý muốn. Chỉ cần phát hiện chuyển động này, cá chình điện sẽ lập tức tung ra cú sốc điện mạnh hơn để khống chế nạn nhân. Đây là một trong những ví dụ hiếm hoi về việc động vật chủ động điều khiển phản ứng thần kinh của con mồi từ xa.

Ngoài việc sở hữu "vũ khí điện" đáng gờm, cá chình điện còn có một đặc điểm khá bất ngờ: chúng phải thường xuyên ngoi lên mặt nước để thở. Khoảng 80% lượng oxy được hấp thu thông qua khoang miệng có nhiều mạch máu, chứ không phải mang. Vì vậy, cứ vài phút một lần, chúng lại trồi lên hít không khí rồi lặn xuống tiếp tục săn mồi.

Trong nhiều thế kỷ, cá chình điện đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học. Những nghiên cứu về cơ quan điện của chúng đã góp phần quan trọng vào việc tìm hiểu hoạt động của tế bào thần kinh, màng tế bào và cơ chế truyền tín hiệu điện trong sinh học. Đến nay, loài cá này vẫn là nguồn cảm hứng cho nhiều nghiên cứu về pin sinh học và công nghệ cảm biến.

Từ những dòng sông nhiệt đới của Nam Mỹ, Electrophorus electricus đã chứng minh rằng thiên nhiên có thể tạo ra những "nhà máy phát điện sống" hiệu quả đến mức con người vẫn không ngừng học hỏi từ chúng.