How do fish make electricity? - Eleanor Nelsen

Translator: Lam Nguyen Reviewer: Nhi Ngô

In 1800, the explorer Alexander von Humboldt

Năm 1800, nhà thám hiểm Alexander von Humboldt

witnessed a swarm of electric eels leap out of the water

đã chứng kiến một đàn lươn phóng điện ra khỏi mặt nước

to defend themselves against oncoming horses.

để tự vệ trước lũ ngựa đang tiến đến.

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

Mọi người đều nghĩ rằng Humboldt đã tưởng tượng ra câu chuyện kỳ cục đó.

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

Nhưng việc cá biết phóng điện phổ biến hơn bạn tưởng nhiều;

and yes, electric eels are a type of fish.

và đúng vậy, lươn điện cũng là một loài cá.

Underwater, where light is scarce,

Trong thế giới tối tăm dưới mặt nước,

electrical signals offer ways to communicate,

tín hiệu điện trở thành phương thức liên lạc,

navigate,

định hướng,

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

tìm kiếm, đôi khi khiến con mồi tê liệt.

Nearly 350 species of fish have specialized anatomical structures

Gần 350 loài cá sở hữu các bộ phận cơ thể đặc biệt,

that generate and detect electrical signals.

giúp chúng tạo ra và cảm nhận được các tín hiệu điện.

These fish are divided into two groups,

Chúng được chia thành hai nhóm lớn,

depending on how much electricity they produce.

dựa vào lượng điện chúng tạo ra.

Scientists call the first group the weakly electric fish.

Các nhà khoa học gọi nhóm thứ nhất là cá điện "yếu".

Structures near their tails called electric organs

Một bộ phận gần đuôi cho phép chúng phát ra điện,

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

với hiệu điện thế cỡ một vôn, tương đương hai phần ba cục pin.

How does this work?

Chúng đã phóng điện thế nào?

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

Bộ não gửi chỉ thị tới cơ quan sinh điện thông qua các dây thần kinh,

which is filled with stacks of hundreds

nơi chứa hàng trăm, thậm chí hàng nghìn

or thousands of disc-shaped cells called electrocytes.

các tế bào sinh điện hình đĩa được xếp thành chồng.

Normally, electrocytes pump out sodium and potassium ions

Thông thường, chúng sản sinh ra các ion natri hoặc kali

to maintain a positive charge outside and negative charge inside.

để duy trì thế dương ngoài tế bào và thế âm bên trong chúng.

But when the nerve signal arrives at the electrocyte,

Nhưng khi nhận được xung thần kinh từ não,

it prompts the ion gates to open.

một cánh cổng ngăn cách các ion sẽ mở ra,

Positively charged ions flow back in.

cho phép ion dương di chuyển ngược vào trong.

Now, one face of the electrocyte is negatively charged outside

Lúc này, một bên của tế bào sinh điện được tích điện âm phía ngoài

and positively charged inside.

và điện dương phía trong.

But the far side has the opposite charge pattern.

Nhưng bên còn lại vẫn có trạng thái ngược lại hoàn toàn.

These alternating charges can drive a current,

Sự dịch có hướng của các điện tích tạo ra dòng điện,

turning the electrocyte into a biological battery.

biến chúng thành cục pin sống.

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

Điểm mấu chốt của sức mạnh này nằm ở việc các xung thần kinh được sắp xếp

to arrive at each cell at exactly the same time.

để truyền tới các tế bào vào cùng thời điểm.

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

Điều đó giúp các tế bào được xếp chồng vận hành như hàng nghìn cục pin nối tiếp.

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

Năng lượng từ mỗi "cục pin" giúp tăng cường điện trường,

that can travel several meters.

khiến dòng điện có sức ảnh hưởng tới vài mét.

Cells called electroreceptors buried in the skin

Một số loài cá có bộ phận cảm thụ điện trường dưới da,

allow the fish to constantly sense this field

giúp chúng cảm nhận được điện trường

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

và các hạt mang điện được tạo ra bởi những con cá quanh chúng.

The Peter’s elephantnose fish, for example,

Lấy ví dụ về cá mũi voi Peters,

has an elongated chin called a schnauzenorgan

chúng sở hữu chiếc cằm dài bất thường có tên "schnauzenorgan",

that's riddled in electroreceptors.

là nơi chứa bộ phận cảm thụ điện.

That allows it to intercept signals from other fish,

Điều đó giúp chúng bắt tín hiệu điện từ những con quanh đó,

judge distances,

đánh giá cự ly,

detect the shape and size of nearby objects,

nhận biết hình dạng và kích thước của các vật thể xung quanh,

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

thậm chí phán đoán trạng thái sống chết của côn trùng bị chôn dưới cát.

But the elephantnose and other weakly electric fish

Nhưng cá mũi voi và những loài phóng điện yếu khác

don't produce enough electricity to attack their prey.

không thể tạo ra dòng điện đủ lớn để tấn công con mồi.

That ability belongs to the strongly electric fish,

Sức mạnh đó thuộc về những con cá phóng điện mạnh,

of which there are only a handful of species.

với số lượng ít ỏi hơn rất nhiều.

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

Đại diện mạnh mẽ nhất phải kể đến Electrophorus electricus,

more commonly known as the electric eel.

thường được gọi với cái tên "lươn điện".

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

Ba cơ quan phát điện được trải dài trên cơ thể dài hai mét của chúng.

Like the weakly electric fish,

Tương tự những loài phóng điện yếu,

the electric eel uses its signals to navigate and communicate,

lươn điện sử dụng tín hiệu điện để định hướng và liên lạc,

but it reserves its strongest electric discharges for hunting

nhưng xung mạnh nhất được dành riêng cho việc săn mồi

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

thông qua hai cú giật, giúp định vị con mồi và làm chúng tê liệt.

First, it emits two or three strong pulses,

Đầu tiên, chúng tạo ra hai đến ba xung khá mạnh,

as much as 600 volts.

với thế cỡ 600 vôn,

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

khiến các cơ của con mồi co giật và cứng lại do bị kích thích mạnh,

and generating waves that reveal its hiding place.

đồng thời tạo ra tín hiệu làm vị trí của chúng bị lộ.

Sau đó, chúng phóng liên tiếp các xung với điện thế rất lớn,

Then, a volley of fast, high-voltage discharges

causes even more intense muscle contractions.

khiến con mồi bị co cơ càng mạnh hơn.

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

Trong lúc đó, lươn điện có thể cuộn mình lại

để giúp điện trường tạo ra từ hai phía cơ thể xếp chồng lên nhau.

generated at each end of the electric organ overlap.

The electrical storm eventually exhausts and immobilizes the prey,

Sau cùng, hai cú giật khiến cơ bắp con mồi bị tê liệt hoàn toàn,

and the electric eel can swallow its meal alive.

lươn điện có thể tận hưởng bữa ăn khi con mồi còn sống nguyên.

The other two strongly electric fish are the electric catfish,

Hai loài cá phóng điện mạnh khác cần kể đến là cá trê điện,

which can unleash 350 volts

nó có thể tạo ra 350 vôn

with an electric organ that occupies most of its torso,

nhờ bộ phận sinh điện trải dài trên thân chúng;

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

và cá đuối điện, với cơ quan sinh điện trên đầu, có hình dạng như hai quả thận.

that produce as much as 220 volts.

Chúng có thể tạo ra điện thế cỡ 220 vôn.

There is one mystery in the world of electric fish:

Cá phóng điện vẫn còn một bí ẩn chưa có lời giải đáp:

why don't they electrocute themselves?

vì sao chúng không bị giật bởi dòng điện của chính mình?

It may be that the size of strongly electric fish

Nguyên nhân có thể do kích thước lớn của cá phóng điện

allows them to withstand their own shocks,

giúp chúng chịu được cú giật của chính mình,

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

hoặc dòng điện bị giảm cường độ quá nhanh khi đi qua cơ thể chúng.

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

Một số nghiên cứu cho rằng, cá phóng điện được bảo vệ nhờ một số protein đặc biệt,

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

nhưng thực ra, đó vẫn là một bí ẩn mà khoa học chưa có lời giải đáp.