電気器官（生物学）

生物学では、 電気器官は、電場を作成する目的で使用されるすべての電気魚に共通の器官です。電気器官は、変更された神経または筋肉組織に由来します。この器官からの放電は、航行、通信、交尾、防衛、そして時には獲物の無力化に使用されます。

研究の歴史

1770年代には、魚雷と電気ウナギの電気器官がハンター、ウォルシュ、ウィリアムソンによる王立協会の論文の主題でした。彼らは、電気生理学と電気化学の創始者であるルイージ・ガルバニとアレッサンドロ・ボルタの考え方に影響を与えたようです。

19世紀に、チャールズダーウィンは種の起源の電気器官を収束進化の可能性のある例として議論しました。互いに特別に関係している…私は、2人の男性が独立して時々同じ発明をしたのとほぼ同じように、自然選択がそれぞれの存在のために働き、類似のバリエーションを利用していると信じています時々、ほぼ同じ方法で2つの有機体の2つの部分を修正しました」。

20世紀以来、電気器官は魚雷のカリフォルニ electrocytesは野田らによるアセチルコリン受容体の最初のシーケンシングに使用された、ごく最近の例ハンスLissmannの先駆1951紙とその機能と1958年における進化の彼のレビューのために、鋭意研究を受けています1982年、 Electrophorusのエレクトロサイトは、1984年に野田と同僚によって電圧依存性ナトリウムチャネルの最初のシーケンスに使用されました。

進化

電気器官は、さまざまな硬骨魚や板mo魚で少なくとも6回進化しています。特に、彼らはアフリカのヨモギ科および南アメリカのギムノダイ科の電気魚群で収束的に進化してきました。ゴンドワナ大陸がアメリカ大陸とアフリカ大陸に分かれる前に共通の祖先を共有していたため、この2つのグループは遠い関係にあり、2つのグループの分岐につながりました。硬骨魚系統における全ゲノム複製イベントにより、放電を生成する電位依存性ナトリウムチャネル遺伝子Scn4aaの新機能化が可能になりました。

Apteronotus （ラテンアメリカ）を除くすべてのクレードでは、細胞は神経組織に由来し、電気細胞は骨格筋に由来します。

電気細胞

Electrocytes 、 electroplaqueまたはelectroplaxesは、電気ウナギ、エイ、およびその他の魚が電気発生のために使用する細胞です。一部の種では、葉巻の形をしています。他では、それらは平らなディスクのようなセルです。電気ウナギには、これらの細胞が数千個積み重なっており、それぞれが0.15 Vを生成します。細胞は、アデノシン三リン酸（ATP）を動力源とする輸送タンパク質を介して細胞から正のナトリウムおよびカリウムイオンを送り出すことによって機能します。シナプス後、電気細胞は筋肉細胞のように機能します。彼らはニコチン性アセチルコリン受容体を持っています。

エレクトサイトのスタックは長い間ボルテックパイルと比較されており、その類似性はすでにアレッサンドロ・ボルタによって注目されていたので、バッテリーの発明に影響を与えたかもしれません。電気器官は構造的にバッテリーに似ていますが、その動作サイクルはマルクス発電機に似ています。個々の要素がゆっくりと並列に充電され、その後突然、ほぼ同時に直列に放電して高電圧パルスを生成します。

発射

正しい時間に電気細胞を放電するために、電気ウナギは、ペースメーカーニューロンの核であるペースメーカー核を使用します。電気ウナギが獲物を見つけると、ペースメーカーニューロンが発火し、その後、アセチルコリンが電気運動ニューロンから電気細胞に放出されます。電気細胞は、その種の電気器官の複雑さに応じて、電気細胞の片側または両側で電位依存性ナトリウムチャネルを使用して活動電位を発生させます。電気細胞の両側にナトリウムチャネルがある場合、電気細胞の片側の活動電位の発火によって引き起こされる脱分極により、電気細胞の反対側のナトリウムチャネルも発火する可能性があります。

ロケーション

ほとんどの魚では、電気器官は体の長さに沿って発火するように向けられており、通常尾の長さに沿って魚の筋肉組織内にあり、頭部に小さな補助電気器官があります。ただし、いくつかの例外があります。スターゲイザーや光線では、電気器官は背腹（上下）軸に沿って方向付けられます。電気魚雷では、臓器は胸筋とえらの近くにあります（画像を参照）。スターゲイザーの電気器官は口と目の間にあります。電気ナマズでは、臓器は皮膚のすぐ下にあり、体の大部分を鞘のように包んでいます。

電気器官放電

電気器官放電は、電気魚を含む動物の器官によって生成される電界です。場合によっては、放電が強く、捕食者からの保護に使用されます。それ以外の場合は弱く、ナビゲーションと通信に使用されます。魚が自身の電気受容体を使用して近くの魚の電気信号を感知すると、電気器官放電による通信が発生します。電気魚は、皮膚の電気受容体を使用して電界の歪みを検出することで航行します。女性は同種の男性の放電特性に引き付けられることが示されているため、電気器官の放電は弱い電気魚の配偶者の選択に影響します。