How do fish make electricity? - Eleanor Nelsen

번역: Sujee Cho 검토: Jihyeon J. Kim

1800년 탐험가 알렉산더 본 훔볼트는

In 1800, the explorer Alexander von Humboldt

witnessed a swarm of electric eels leap out of the water

전기뱀장어 떼가 수면 위로 뛰어오르는 모습을 봤습니다.

to defend themselves against oncoming horses.

다가오는 말에게서 스스로를 보호하기 위함이었습니다.

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

너무도 생소한 이야기에 사람들은 훔볼트가 거짓말을 한다고 생각했습니다.

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

하지만 전기를 이용하는 물고기는 생각보다 훨씬 흔합니다.

and yes, electric eels are a type of fish.

전기 뱀장어가 바로 그런 종류죠.

Underwater, where light is scarce,

전기가 귀한 수면 아래에서

electrical signals offer ways to communicate,

전기신호는 의사소통을 가능하게 해 주고

navigate,

길을 안내해 주고

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

먹이를 찾게 해 주고 흔하지는 않지만, 먹이를 기절시켜주기도 합니다.

Nearly 350 species of fish have specialized anatomical structures

거의 350종의 물고기가 전기신호를 만들고 감지할 수 있는데

that generate and detect electrical signals.

특화된 해부학적 구조를 가지고 있습니다.

These fish are divided into two groups,

이런 물고기들은 두 종류로 나뉘어집니다.

depending on how much electricity they produce.

전기 생산량이 기준이 되죠.

Scientists call the first group the weakly electric fish.

첫 번째 그룹을 약한 전기어라고 부릅니다.

Structures near their tails called electric organs

꼬리 근처에 전기 기관이 있습니다.

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

최대 1볼트의 전기를 만들 수 있는데 AA 건전지의 2/3 정도의 양입니다.

How does this work?

어떤 원리로 작동하는 걸까요?

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

물고기의 뇌가 신경계를 통해 전기 기관에게 신호를 보냅니다.

which is filled with stacks of hundreds

디스크처럼 생긴 세포인 전기생산세포들이 가득 차 있는 곳에요.

or thousands of disc-shaped cells called electrocytes.

Normally, electrocytes pump out sodium and potassium ions

보통 전기생산세포는 나트륨과 칼슘을 만들어 냅니다.

to maintain a positive charge outside and negative charge inside.

외부의 양전하와 내부의 음전하를 유지하기 위해서죠.

But when the nerve signal arrives at the electrocyte,

그러나 신경 세포가 도착하면

it prompts the ion gates to open.

즉시 이온 게이트를 엽니다.

Positively charged ions flow back in.

양이온이 역류해 들어오게 되죠.

Now, one face of the electrocyte is negatively charged outside

이제 전기생산세포의 한 쪽은 바깥쪽은 음전하가

and positively charged inside.

안쪽은 양전하가 흐르게 되었습니다.

But the far side has the opposite charge pattern.

다른 한 쪽은 반대의 양상을 보이죠.

These alternating charges can drive a current,

이렇게 엇갈리는 전하들은 전류를 만들어 냅니다.

turning the electrocyte into a biological battery.

생물학적인 배터리가 되는 거죠.

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

중요한 점은 신경 신호가 각각의 세포에

to arrive at each cell at exactly the same time.

정확히 같은 시간에 도착하도록 만들어져 있다는 것입니다.

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

전기생산세포가 수천 개의 직렬 배터리처럼 작동할 수 있게 해 주죠.

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

각각의 작은 전류량이 모여 전기장을 만들어 내고

that can travel several meters.

그 전기장은 몇 미터에 달합니다.

Cells called electroreceptors buried in the skin

전기수용기라 불리는 세포들은 피부에 파묻혀 있습니다.

allow the fish to constantly sense this field

전기수용기는 물고기들이 전기장을 느낄 수 있게 해 줍니다.

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

전기장의 변화는 주변 환경이나 다른 물고기에 의해 일어납니다.

The Peter’s elephantnose fish, for example,

예를 들어, 피터의 코끼리코 물고기는

has an elongated chin called a schnauzenorgan

슈나우젠 장기라고 불리는 길쭉한 턱을 가지고 있습니다.

that's riddled in electroreceptors.

그 턱이 전기수용기로서 작동하죠.

That allows it to intercept signals from other fish,

코끼리코 물고기로 하여금 다른 물고기의 신호를 감지하여

judge distances,

거리를 추정하고

detect the shape and size of nearby objects,

근처에 있는 물체의 형태와 크기를 알아낼 수 있게 해 주죠.

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

심지어는 파묻혀 있는 곤충이 죽었는지 살았는지 판단할 수도 있습니다.

But the elephantnose and other weakly electric fish

하지만 약한 전기어는

don't produce enough electricity to attack their prey.

먹이를 공격할만큼의 전기를 만들어 낼 수 없습니다.

That ability belongs to the strongly electric fish,

그건 강한 전기어들의 능력이죠.

of which there are only a handful of species.

손으로 셀 수 있을 정도로 적은 종만 있지만요.

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

가장 강력한 강한 전기어는 전기 나이프피쉬입니다.

more commonly known as the electric eel.

전기뱀장어로 흔하게 알려져 있죠.

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

3개의 전기 기관은 2m의 몸체를 가로지르고 있습니다.

Like the weakly electric fish,

약한 전기어와 마찬가지로

the electric eel uses its signals to navigate and communicate,

전기 뱀장어는 신호를 통해 길을 찾고 의사소통할 수 있습니다.

but it reserves its strongest electric discharges for hunting

가장 강력한 방전은 사냥시 이루어집니다.

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

양쪽에서 공격하여 가능성을 알아본 후에 먹이를 무능하게 만들죠.

First, it emits two or three strong pulses,

두 세번의 강한 펄스로 시작하는데

as much as 600 volts.

이는 600볼트에 달합니다.

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

먹이의 근육을 자극시키고 발작하게 만들 수 있고

and generating waves that reveal its hiding place.

먹이가 숨은 장소를 알아내는 파동을 만들 수도 있습니다.

Then, a volley of fast, high-voltage discharges

그 후의 빠른 고전압의 방출 공세로

causes even more intense muscle contractions.

더 강력한 근육수축을 일으킵니다.

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

전기뱀장어는 몸을 말아서

generated at each end of the electric organ overlap.

각각의 전기 기관에서 만들어낸 전기장이 포개지게 합니다.

The electrical storm eventually exhausts and immobilizes the prey,

마지막의 뇌우는 먹이의 모든 힘을 빼고 움직일 수 없게 합니다.

and the electric eel can swallow its meal alive.

그러면 전기뱀장어는 먹이를 살아있는 채로 삼킬 수 있죠.

The other two strongly electric fish are the electric catfish,

다른 두 종류의 강한 전기어는

몸통의 대부분을 차지한 전기 기관으로 350볼트를 방출할 수 있는 메기와

which can unleash 350 volts

with an electric organ that occupies most of its torso,

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

머리 한 쪽의 신장 모양 전기기관으로 220볼트를 만들어내는 전기가오리입니다.

that produce as much as 220 volts.

There is one mystery in the world of electric fish:

전기어에 관한 미스테리가 있습니다.

why don't they electrocute themselves?

왜 스스로는 감전되지 않을까요?

It may be that the size of strongly electric fish

강한 전기어의 크기가

allows them to withstand their own shocks,

충격을 감당할 수 있게 하거나

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

전류가 빠르게 통과하는 것일까요.

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

몇몇 과학자들은 특별한 단백질이 전기기관을 보호한다고 생각합니다.

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

아직도 비밀은 밝혀지지 않았습니다.