전기뱀장어는 어떻게 몸에서 전기를 만들어 낼 수 있나요?
전기 뱀장어가 발생시키는 전기는 매우 강력해서 말 등의 동물도 죽일 수 있을 정도라고 들었습니다.
전기 뱀장어가 몸에서 전기를 생산할 수 있는 방법이 궁금합니다.
안녕하세요.
전기뱀장어(Electrophorus electricus)는 특별한 생물학적 구조를 통해 자신의 몸에서 전기를 생성할 수 있는 놀라운 능력을 갖고 있습니다. 이 능력은 전기 기관(electric organs)이라고 불리는 특수한 조직을 통해 가능해집니다.
전기뱀장어의 몸길이의 거의 80%가 전기 기관으로 이루어져 있으며, 이 기관은 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 주전기 기관(Main electric organ), 사냥용 전기 기관(Hunter`s organ), 사코스 전기 기관(Sach`s organ). 이들 각각의 기관은 수천에서 수만 개의 전기 세포(일렉트로사이트)로 이루어져 있습니다.
일렉트로사이트는 평상시에는 전기적으로 중립적인 상태를 유지합니다. 각 세포는 세포 안팎으로 나트륨(Na+) 이온과 칼륨(K+) 이온의 농도 차이를 유지하는 이온 펌프와 채널을 갖추고 있습니다. 전기뱀장어가 전기를 발생시키기 위해, 뇌에서 신호가 전기 기관으로 전달될때, 이온 채널이 활성화되어 나트륨 이온이 세포 내로 급격히 유입됩니다. 이로 인해 짧은 시간 동안 세포의 전기적 잠재력이 급변하며 전압이 발생합니다.
전기뱀장어는 이 전기를 다양한 방식으로 사용합니다. 낮은 전압의 전기 신호는 주변 환경 탐색이나 의사소통에 사용되며, 높은 전압의 전기 신호는 공격이나 방어 목적으로 사용됩니다. 이 전기 충격은 매우 강력하여, 큰 동물조차도 마비시키거나 사살할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.안녕하세요.
전기의 성질을 가진 입자를 ‘전하’라고 하는데요, 전하의 종류에는 (+)전하(양성자)와 (-)전하(전자)의 두 종류가 있습니다. 같은 종류의 전하끼리는 밀어내고 다른 종류의 전하끼리는 끌어당기는 성질이 있으며 전하의 흐름으로 전기가 흐르게 됩니다. 생물의 몸속에서는 여러 가지 이온들 때문에 전기 현상이 나타나는데요, 생물의 세포에서 이루어지는 물질 대사로 인해 세포막 안팎의 이온 분포가 균일하지 않습니다. 이온들의 불균일한 분포는 세포막 안팎에서 전위차를 발생시킵니다. 보통 세포 내에는 칼륨 이온(K+)이 많고, 세포 밖에는 나트륨 이온(Na+)이 많이 분포하고 있습니다. 평상시에 세포막은 나트륨 이온보다는 칼륨 이온을 잘 통과시켜서 칼륨 이온이 세포막 밖으로 나갑니다. 그러면 세포 안쪽의 (+)전하가 감소하고, 세포막을 경계로 세포의 바깥쪽이 안쪽보다 전위가 수십 mV 정도 높아집니다. 그러나 신경이나 근육이 흥분하게 되면 세포막의 성질이 변하여 세포 바깥쪽에 있던 나트륨 이온이 세포막을 잘 통과할 수 있게 되어 세포막의 밖에서 안쪽으로 많은 양이 들어오게 됩니다. 그러면 세포막을 경계로 전위가 일반적일 때와 반대로 나타납니다. 이때 전기뱀장어가 몸 안에서 전기를 만들어내는 기관은 ‘가로무늬근’이라는 근육이 변화한 것으로, ‘전기판’과 비슷하게 세포가 겹겹이 쌓인 형태로 되어 있습니다. 이러한 전기판 근육은 마치 수많은 전기 회로가 직렬로 연결된 것처럼 매우 높은 전위차를 만들 수 있습니다. 실제로 남아메리카의 밀림 아마존에 있는 전기뱀장어의 경우에는 약 850V(볼트) 정도의 전위차를 발생시킬 수 있다고 합니다. 전기뱀장어는 몸 전체의 85%가 전기판 근육 세포로 되어 있고, 머리 쪽은 (+)극, 꼬리 쪽은 (-)극 역할을 합니다. 건전지가 직렬로 많이 연결되어 있으면 전압이 높듯이 몸집이 길고 큰 전기뱀장어가 세포의 수가 많아서 전압이 높습니다.
전기뱀장어는 몸 속에 있는 전기 기관을 통해 전기를 만들어냅니다. 이 전기 기관은 전기세포라 불리는 수천 개의 특수한 세포들이 층층이 쌓여 있는 구조로, 각각의 전기세포는 작은 전압을 생성할 수 있습니다. 이 세포들이 동시에 방전할 때 전압이 합쳐져 강력한 전류를 만들어냅니다. 신경 자극을 통해 전기세포들이 방전되며, 이 과정에서 전기가 발생해 주변의 물체나 생물을 감전시킬 수 있게 됩니다.
안녕하세요. 김경태 전문가입니다.
전기 뱀장어의 몸에는 전기세포라는 특수한 세포가 수천 개 존재해요. 이 세포는 전기를 발생시키는 역할을 합니다
전기세포는 세포막의 전압 차이를 이용해 전기를 생성해요. 이 세포들이 일렬로 연결되어 있어서, 하나의 세포가 전기를 발생시키면 그 전기가 다른 세포로 전달되면서 큰 전류를 만들어낼 수 있어요.
전기 뱀장어가 전기를 발생시키려면 뇌에서 오는 신경 신호가 필요해요. 이 신호가 전기세포를 자극하여 전기를 방출하게 됩니다.
안녕하세요. 손국현 전문가입니다.
전기뱀장어는 꼬리에 있는 근육에서 전기를 만들어 냅니다.
이 꼬리근육은 전체 약 80%를 차지하고 있는데 이 곳에서 0.15v 의 전압을 생성하는데 최대 동시 발전시 850v 의 전압을 생성합니다. 이 방식으로 먹이를 기절시킨뒤 잡아먹고, 위험한 상황에서 스스로를 보호합니다.
전기신호를 방출하여 물속물체도 탐지하거나 신호를 주고받는다고 합니다. 두꺼운피하지방층은 절연체로써 스스로감전되는 것을 예방합니다. 자기장이 형성되면 어두운 곳에서도 주변을 감지하고 활동할 수 있습니다.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
전기뱀장어는 몸 전체에서 전기를 발생시키지 않고 특정 기관에서 발생시킵니다.
전기를 발생시키는 기관은 몸의 대부분을 차지하는데 꼬리쪽에 위치합니다.
전기뱀장어의 꼬리에는 전기판으로 불리는 근육판들이 위치합니다. 이 기관들이 몸무게의 약 85%를 차지합니다.
이 전기 생산 근육은 평소에 몸안으로 칼륨이온을 흡수하고 나트륨 이온을 밖으로 배출합니다.
이렇게 되면 세포막을 경계로 안과 밖의 이온농도에 차이가 생기면서 전위차가 발생합니다.
이 근육세포를 흥분시키면 밖으로 내보내졌던 나트륨 이온이 열린 채널로 급격히 들어오면서 전기가 발생합니다.
이 때 발생하는 전기의 전압은 크지 않지만 이러한 전기 생산 근육들이 매우 많고 직렬로 연결된 효과를 가지면서 높은 전압이 발생합니다. 그래서 전기 뱀장어는 순간적으로 800V이상의 고전압을 발생시킬 수 있습니다.
전기생산근육의 수가 많으면 그만큼 높은 전압을 발생시킬 수 있기 때문에 일반적으로 전기뱀장어의 크기가 크면 더 높은 전압을 만들 수 있다고 합니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
전기뱀장어는 몸에 있는 전기세포를 이용해 전기를 만듭니다. 이 세포들은 배터리처럼 작동하는데, 세포 안팎의 이온(양전하, 음전하)의 흐름을 통해 전압을 발생시키죠. 수천 개의 전기세포가 한꺼번에 작동하면서 강한 전기를 만들어내고, 이를 방출해서 먹이를 공격하거나 자신을 방어하는거에요.