Im Jahr 1800 sah der Forscher Alexander von Humboldt
wie ein Schwarm Zitteraale aus dem Wasser gesprungen ist,
um sich gegen die aufkommenden Pferde zu verteidigen.
Diese Geschichte schien so bizarr, dass man dachte Humboldt hätte sie erfunden.
Aber Fische, die Elektrizität benutzen, gibt es öfter als man denken könnte.
und ja, Zitteraale sind eine Fischart.
Unter Wasser, wo es kaum Licht gibt,
bieten elektrische Signale Mittel zur Kommunikation,
Navigation,
und Finden (in seltenen Fällen auch Betäubung) von Opfern.
Fast 350 Arten von Fischen haben speziale anatomische Strukturen,
die elektrische Signale generieren und aufspüren.
Diese Fische werden in zwei Gruppen aufgeteilt,
abhängig von der Elektrizitätsmenge, die sie produzieren.
Forscher nennen die erste Gruppe die schwach elektrischen Fische.
Die elektrischen Organe an ihren Schwänzen
produzieren bis zu einem Volt Strom, also etwa zwei Drittel einer AA-Batterie.
Wie funktioniert es?
Das Fischgechirn sendet ein Signal durch das Nervenstem zum elektrischen Organ,
das mit Stapeln von Hunderten oder Tausenden
scheibenförmigen Zellen, die sich Elektrozyten nennen, gefüllt ist.
Normalerweise pumpen die Elektrozyten Natrium- und Kaliunmionen aus,
um positive Ladung außen und negative Ladung innen instandzuhalten.
Aber wenn das Nervensignal an dem Elektrozyt ankommt,
fordert es die ionishen Tore zur Öffnung auf.
Positiv geladene Ionen fließen zurück.
Jetzt ist eine Seite des Elektrozytes außen negativ
und innen positiv geladet.
Die andere Seite hat aber ein umgekehrtes Ladungsmuster.
Diese alternierenden Ladungen können Strom erzeugen
und damit den Elektrozyt in eine biologische Batterie umwandeln.
Der Schlüssel zu der Kraft dieser Fische liegt daran, dass die Nervensignale
so koordiniert sind, dass sie gleichzeitig an jede Zelle ankommen.
Die Elektrozytenstapeln verhalten sich deshalb wie Batterien in Reihenschaltung.
Die kleinen Ladungen aus jeder Batterie formen ein elektrisches Feld
das sich einige Meter bewegen kann.
Zellen namens Elektrorezeptoren, die in der Haut versteckt sind,
ermöglichen den Fischen ständig das Feld zu spüren
und siene Veränderungen, die durch das Umfeld oder andere Fische entstehen.
Der Elefantenrüsselfisch, zum Beispiel,
hat ein verlängertes Kinn namens Schnauzenorgan,
das mit Elektrorezeptoren durchlöchert ist.
Das ermöglicht Signale von anderen Fischen zu abfangen,
Distanz zu messen,
Form und Größe der Objekten in der Nähe zu erkennen
und sogar festzustellen,ob ein vergrabenes Insekt tot oder lebendig ist.
Die Elefantenrüssel und andere schwach elektrische Fische
produzieren aber nicht genügend Elektrizität, um ihre Opfer zu angreifen.
Diese Fähigkeit besitzen die stark elektrischen Fische,
von denen es nur eine Handvoll Arten gibt.
Der mächtigste stark elektrische Fisch ist der elektrische Messerfish,
allgemein bekannt als der Zitteraal.
Drei elektrische Organe umfassen fast seinen ganzen 2-Meter-Körper.
So wie die schwach elektrischen Fische,
der Zitteraal benutzt seine Signale für Navigation und Kommunikation,
aber er reserviert die stärksten elektrischen Entladungen für die Jagd,
in der er seine Beute zunächst lokalisiert und danach überwältigt.
Zuerst emittiert er zwei oder drei starke Impulse
mit einer Stromstärke von 600 Volt.
Diese stimulieren die Muskeln der Beute, in denen sie Krämpfe auslösen
und Wellen, die ihr Versteck verraten, generieren.
Ein Strahl von schnellen, hochgespannten Entladungen
verursacht danach sogar intensivere Muskelkontraktionen.
Der Zitteraal kann sich auch so einrollen dass die elektrischen Felder,
die an jedem Ende des elektrischen Organ generiert werden, überlappen.
Der elektrische Sturm erschöpft schließlich und paralysiert die Beute
und der Zitteraal kann seine Mahlzeit lebendig verschlucken.
Die zwei anderen stark elektrischen Fische sind der elektrische Wels,
der 350 Volt mit einem elektrischen Organ,
das fast seinen ganzen Rumpf belegt, erzeugen kann,
und der Zitterrochen mit nierenförmigen Elektro-Organen, die soviel wie 220 Volt
erzeugen, an beiden seiten des Kopfes.
Es gibt aber ein Rätsel in der Welt der elektrischen Fische:
warum töten sie sich nicht selbst durch einen Stromschlag?
Es kann sein, dass die Größe der stark elektrischen Fische
ihnen das Widerstehen eigener Elektroschocks ermöglicht,
oder dass der Strom zu schnell aus ihren Körpern entgeht.
Manche Forscher glauben, dass speziale Proteine die elektrischen Organe schützen.
Die Wahrheit ist aber, dass dieses Rätsel noch nicht wissenschaftlich gelöst wurde.