有“水中高压线”之称的电鳗，是如何产生800伏高压电的？

作为淡水中一个恐怖的存在，电鳗曾与水蟒、尼罗鳄、食人鱼等多种淡水动物一道，曾入选美国《国家地理》杂志“地球上最令人恐惧的淡水动物”名单。

与水蟒、尼罗鳄、食人鱼不同，电鳗往往伤人于无形之中，不见血腥杀场，不见翻滚撕咬。它们在水中释放出一张张无形、无情的“电网”，这张网，电压可达300~800伏，生来倔强的人类在它面前，也会被击晕，倒下。因此，电鳗素有“水中高压线”之称。

生物电及放电原理

在民间，素有“电老虎”一说，可见电不仅方便了生活，在人们心目中也是个危险的存在。纵然电很危险，但电也确确实实存在在我们的身体里面。

生物的组织、器官和细胞在生命活动过程中，会发生正负离子，尤是钠钾离子，内流、外流的现象，致使细胞内外发生电位和极性变化，产生微小电流，这种电流就被称作是“生物电”。

在大多数生物体内，有大量的正负离子分布在液体环境中，浓度因器官、组织、细胞而异，存在浓度差，从而形成电位。

总的来说，电位分为静息电位和动作电位。

细胞在没有发生应激性兴奋的状态下，细胞膜内外由于钠钾离子浓度不同会出现外正内负的电位差，这个电位被称为静息电位，它是一切生物电产生和变化的基础。大多数细胞的静息电位在-10~-100mV之间。

当细胞受到一定刺激时，细胞膜内外会发生一系列的电位变化，形成动作电位。动作电位的形成可分为去极化和复极化两个过程。

首先是细胞膜上的钠离子通道开放，大量钠离子内流，细胞内外的电位发生改变，这种现象在生理学中被称为去极化；当膜内侧的正电位增大到一定程度时，细胞膜上的钠离子通道关闭，大量钾通道开放，引起钾离子快速外流，导致细胞膜内电位迅速下降，这一过程被称为复极化。

动作电位约为90~130mV，而且在细胞膜上任何一点产生的动作电位会不衰减地传播到整个细胞膜上，这称之为动作电位的传导，形成电流。

极性细胞有序排列，犹如大量电池串联

在生物体内，大多数细胞都只在细胞内外存在电位差，但部分细胞则形成了“细胞的不同部位之间存在电位差”的特殊生理现象，这些特殊的细胞被称为极性细胞。

和原子磁场类似，如果大量的极性细胞取向无规则，它们形成的电场相互抵消，使整体不存在电位差，也就没有电流。

这个世界总有一些特殊的存在，它们在长期的自然进化过程中，进化出无与伦比的能力，在它们体内的部分组织内，极性细胞有序的排列，将一个个极性细胞产生的微电流串联起来，如涓涓细流，最后汇成大河。

特化的肌肉组织形成放电体

在特殊的存在中，就有电鳗的位置。这种主要分布在南美洲亚马逊流域的淡水鱼类，体长可达2.5公尺，体重可达20千克，整体呈圆柱形，体表光滑无鳞，背部黑色，腹部橙黄色。 背鳍、尾鳍退化，其下缘有一长形臀鳍，依靠臀鳍的拨动而游动。

占全长近4/5的尾部具有“发电器”，电来源于肌肉组织，并受脊神经支配。电鳗体内有两对形状为长梭形的发电器，位于尾部脊髓两侧。

产生电路的肌肉细胞就是上文所说的极性细胞，在电鳗尾部两侧的肌肉中，规则排列着6000~10000个由极性细胞组成的肌肉薄片，薄片之间有结缔组织相隔，并通过神经与中枢神经系统连接。

每一个肌肉薄片就如同一个“纽扣电池”，能产生约150毫伏（0.15 V）的电压，肌肉薄片之间的结蹄组织如同导线，将大量的“电池”串联，而电压具有串联加和性，即串联加压。

6000*0.15=900 V

当然，这只是简单的数学计算，并没有考虑生物因素，不过也能看出电鳗能产生很高的电压。

根据科学研究，放电时，电鳗的头部是负极，尾部是正极，产生的瞬时电压可达600~800伏，不过平均电压为350V左右，其中，数美国电鳗能产生的最高电压最大，高达800 V。

电鳗放电进化史

曾有国外的研究人员对电鳗的放电能力及其进化史进行了科学研究，研究成果发表于2014年6月发表在《Science》上。

研究指出：电鳗于两亿年前进化出放电能力，带有放电器官的电鳗前前后后共经历了6次进化，进化过程中，其放电能力不断增强，稳定性得到显著提高，并首次对电鳗的基因进行解析，解开了电鳗放电的基因之谜。

论文合著作者、美国威斯康星大学麦迪逊分校研究生琳赛-特雷格（Lindsay Traeger）称：

“进化改变了肌肉细胞的收缩能力，使其在细胞膜的蛋白质分布规律发生变化，目前所有发电细胞推动离子穿过细胞膜，形成大量的正电荷流，进而形成电流。”