How do fish make electricity? - Eleanor Nelsen

翻訳: Takamasa Omata / 小俣貴雅 校正: Tomoyuki Suzuki

In 1800, the explorer Alexander von Humboldt

1800年 探検家の アレクサンダー・フォン・フンボルトは

witnessed a swarm of electric eels leap out of the water

デンキウナギの群が 水中から飛び出し

to defend themselves against oncoming horses.

接近する馬から 身を守る姿を目撃しました

Most people thought the story so unusual that Humboldt made it up.

ほとんどの人は この異常な話を フンボルトのでっち上げだと思いました

But fish using electricity is more common than you might think;

ところが電気を使う魚は 想像以上にありふれています

and yes, electric eels are a type of fish.

確かに デンキウナギも 魚の一種ですよね

Underwater, where light is scarce,

光の乏しい水中では

electrical signals offer ways to communicate,

電気信号によって 仲間と交信したり 遊泳したり

navigate,

and find—plus, in rare cases, stun—prey.

獲物を見つけたり まれに感電させたりできます

Nearly 350 species of fish have specialized anatomical structures

350種近くの魚は 電気信号を発生し 検知する―

that generate and detect electrical signals.

特殊な解剖学的構造を 有しています

These fish are divided into two groups,

これらの魚は 作り出す電気の量によって

depending on how much electricity they produce.

２つのグループに分けられます

Scientists call the first group the weakly electric fish.

科学者らは 一方のグループを 弱電気魚と呼んでいます

Structures near their tails called electric organs

尾部近くにある 発電器官と 呼ばれる仕組みが

produce up to a volt of electricity, about two-thirds as much as a AA battery.

最大１ボルト 単三電池の 約３分の２の電圧を作り出します

How does this work?

電気が発生する仕組みは？

The fish's brain sends a signal through its nervous system to the electric organ,

魚の脳は 神経系を通じて 信号を発電器官に送ります

which is filled with stacks of hundreds

発電器官は 何百ないし何千にも積み重なった―

or thousands of disc-shaped cells called electrocytes.

発電細胞という 円盤形の細胞でいっぱいです

Normally, electrocytes pump out sodium and potassium ions

通常 発電細胞はナトリウムイオンと カリウムイオンを排出して

to maintain a positive charge outside and negative charge inside.

細胞外部を正電荷 内部を負電荷に帯電させています

But when the nerve signal arrives at the electrocyte,

しかし 神経信号が 発電細胞に到達すると

it prompts the ion gates to open.

信号は イオンチャネルのゲートが 開くように促します

Positively charged ions flow back in.

正電荷を帯びたイオンは 逆流し 内部に入ります

Now, one face of the electrocyte is negatively charged outside

今 発電細胞の片面では 外部側は負の電荷を

and positively charged inside.

内部側は正の電荷を 帯びています

But the far side has the opposite charge pattern.

しかし発電細胞の反対側では 電荷は逆になっています

These alternating charges can drive a current,

このように交互に並んだ電荷は 電流を発生させ

turning the electrocyte into a biological battery.

発電細胞を生物電池に 変えることができます

The key to these fish's powers is that nerve signals are coordinated

これらの魚の能力のカギとなる要素は 各細胞に神経信号が

to arrive at each cell at exactly the same time.

正確に同じタイミングで伝わるように 調整されていることです

That makes the stacks of electrocytes act like thousands of batteries in series.

これにより 積み重なった発電細胞が 何千個も直列につなげた電池のように働きます

The tiny charges from each one add up to an electrical field

各細胞の微小な電荷が合わさって 数メートルの距離まで届く―

that can travel several meters.

電界を作り出すのです

Cells called electroreceptors buried in the skin

皮膚に埋まっている 電気受容器と呼ばれる細胞によって

allow the fish to constantly sense this field

魚は常にこの電界と さらには

and the changes to it caused by the surroundings or other fish.

周囲環境や他の魚から生じた 電界の変化を感じ取ることができます

The Peter’s elephantnose fish, for example,

例えば エレファントノーズフィッシュは

has an elongated chin called a schnauzenorgan

シュナウゼンオーガンと呼ばれる 細長いあごをもち

that's riddled in electroreceptors.

電気受容器を たくさん備えています

That allows it to intercept signals from other fish,

これによって 他の魚からの信号を傍受し

judge distances,

距離を判断し

detect the shape and size of nearby objects,

周辺の物体の形 大きさを検知し

and even determine whether a buried insect is dead or alive.

川底に埋もれた昆虫の生死までも 判断できるのです

But the elephantnose and other weakly electric fish

しかし エレファントノーズや 他の弱電気魚は

don't produce enough electricity to attack their prey.

獲物を攻撃できるほどの 電気は起こしません

That ability belongs to the strongly electric fish,

強電気魚には そういう能力が 備わっていますが

of which there are only a handful of species.

そのような種は ほんの一握りしかいません

The most powerful strongly electric fish is the electric knife fish,

最も強力な電気魚は エレクトリック・ナイフフィッシュで

more commonly known as the electric eel.

一般的には デンキウナギとして 知られています

Three electric organs span almost its entire two-meter body.

３つの発電器官は ２メートルある体の ほぼ全体に広がっています

Like the weakly electric fish,

弱電気魚のように

the electric eel uses its signals to navigate and communicate,

デンキウナギは 信号を 遊泳や 交信に使いますが

but it reserves its strongest electric discharges for hunting

その最も強力な放電を 狩りのときまで差し控えています

using a two-phased attack that susses out and then incapacitates its prey.

狩りは獲物の発見と 無力化という ２段階の攻撃で行われます

First, it emits two or three strong pulses,

まず最初 ２回か３回 600ボルト程度の

as much as 600 volts.

強いパルスを発生します

These stimulate the prey's muscles, sending it into spasms

これが獲物の筋肉を刺激して けいれんさせると

and generating waves that reveal its hiding place.

水中で振動が起こるため 隠れ場所がわかります

Then, a volley of fast, high-voltage discharges

次に 素早い高電圧放電の 一斉放射がなされ

causes even more intense muscle contractions.

さらに激しい筋肉収縮を 引き起こします

The electric eel can also curl up so that the electric fields

またデンキウナギは 発電器官の両端で発生する電界が

generated at each end of the electric organ overlap.

重なるようにするために 体を丸めることもあります

The electrical storm eventually exhausts and immobilizes the prey,

激しい一斉放射により 獲物はついに 疲労困憊し 動けなくなります

and the electric eel can swallow its meal alive.

こうしてデンキウナギは 獲物を生きたまま飲み込めるのです

The other two strongly electric fish are the electric catfish,

他の強電気魚には デンキナマズがいます

which can unleash 350 volts

その胴体のほとんどを占める 発電器官で

with an electric organ that occupies most of its torso,

350ボルトの放電が可能です

and the electric ray, with kidney-shaped electric organs on either side of its head

また シビレエイはマメのような形をした 発電器官を頭の両側に持ち

that produce as much as 220 volts.

約220ボルトを作り出します

There is one mystery in the world of electric fish:

世界の電気魚たちには 一つの謎があります

why don't they electrocute themselves?

なぜ 自分自身が感電しないのか？

It may be that the size of strongly electric fish

強電気魚の その大きさによって

allows them to withstand their own shocks,

自身の電撃に耐えているのかも しれませんし

or that the current passes out of their bodies too quickly.

電流が一瞬にして通り過ぎる ためかもしれません

Some scientists think that special proteins may shield the electric organs,

発電器官を覆う特殊なたんぱく質があると 考える科学者もいますが

but the truth is, this is one mystery science still hasn't illuminated.

実際には これは科学がまだ解明していない 一つの謎なのです