Žraloci v sobě mají materiál, který výborně vede protony

Na rozdíl od světa neživé elektroniky, kde používané součástky většinou využívají elektronů, tedy nosičů záporného elektrického náboje, živé organismy využívají v rámci řady svých fyziologických procesů spíše nosičů kladného elektrického náboje. Často jde o protony.

Protonový transport využívají třeba buněčné mitochondrie, které z cukrů vyrábějí energetickou sloučeninu zvanou ATP. Také různé regulační signály v nervovém systému živých organismů se často realizují prostřednictvím protonů nebo iontů.

Dlouho biologové věděli, že centrem elektrického smyslu žraloků jsou tzv. Lorenziniho ampule, speciální útvary umístěné na kůži v oblasti žraločího rypce. Objevil je Stefano Lorenzini již v roku 1678. Vypadají jako černé tečky, nicméně jde o malé otvory, které jsou vlastně ústím trubiček, rozšiřujících se na konci a vedoucích k elektrocitlivým buňkám. Trubičky jsou přitom z velké části vyplněny zvláštním rosolem (gelem).

Tato soustava orgánů dokáže registrovat slanost vody, teplotní změny, hloubku, nicméně jeho hlavní funkcí je detekce elektrických impulsů vysílaných jinými živočichy, které vznikají jejich svalovou činností. Nejmenší změny gradientu žralokem registrovaného elektrického napětí se pohybují kolem 5 nanovoltů na centimetr.

Svůj elektrický smysl využívá žralok k lovu v kalné vodě, ke hledání kořisti zavrtané na dně v písku nebo při vyčkávání na kořist, která náhodou může proplout kolem něj. Někteří odborníci se navíc domnívají, že Lorenziniho ampule slouží žralokům jako kompas, tj. pro orientaci v mořích a oceánech.

Dlouho však nikdo nechápal, jak tyto orgány fungují. Nyní tým amerických vědců z několika univerzit a výzkumných ústavů zjistil, že klíčem k fungování elektrocitlivých orgánů je právě rosol (gel) uvnitř trubiček, který je elektricky vodivý. Vykazuje dokonce nejvyšší schopnost vést protony ve srovnání s ostatními známými biologickými materiály.

Jeho protonová vodivost je jen 40x menší než u nejlepšího protony vedoucího uměle připraveného polymeru, Nafionu. Výzkum elektrických vlastností “žraločího rosolu” může sloužit nejen k pochopení funkce elektrického smyslu žraloků, ale také k vývoji nových syntetických materiálů či technologií podobného charakteru. Může jít např. o nové palivové články nebo o speciální senzory, často s biologickým zaměřením.

Zdroje: Phys.Org, Popular Science, Gizmag, UC Santa Cruz, Science Advances