Kā jūras eži iegūst elektrību no ūdens 0 48

Skelets jūras ežiem, tāpat kā visiem ērkšķkājniekiem, galvenokārt sastāv no kalcīta — viena no kalcija karbonāta formām. Šajā ziņā ērkšķkājnieki nav īpaši unikāli: kalcīts ir viens no izplatītākajiem biominerāliem, tas veido daudzu dzīvnieku gliemežvāku un skeletālās struktūras — no kaļķainajām aļģēm līdz zīdītājiem. Tomēr ērkšķkājniekiem kalcīts veido pavisam īpašu struktūru, ko sauc par stereomu. Tā ir vienlaikus trīsdimensionāla režģa struktūra un monokristāls, kas sāk veidoties no amorfas, šķidras priekšteces vielas. Tas sacietē tā, ka neveidojas kristāliskas šķautnes — stereoma visas virsmas ir noapaļotas.

Ērkšķkājnieku skelets ir sarežģīts, tas sastāv no daudziem elementiem, taču katrs elements ir kalcīta monokristāls-stereoms. Tā režģa šķērssijas un poru izmēri starp tām mainās atkarībā no konkrētās sugas, no skeleta elementa un pat viena elementa robežās. Tieši ar šo trīsdimensionālās režģa mainību stereoma robežās vienā elementā saistīts elektriskais fenomens, kas aprakstīts nesenā rakstā žurnālā Nature.

Gonkongas pilsētas universitātes pētnieki eksperimentēja ar jūras eža Diadema setosum dzeloņiem. Uz tā dzeloņiem (piemēram, pietiekami gariem — līdz 70 cm) virzīja ūdens plūsmu, kamēr dzeloņi paši bija iegremdēti ūdenī, vai arī uz tiem pilināja jūras ūdeni, iepriekš izņemot ežus, tā teikt, uz sauszemes. Abos gadījumos starp dzeloņa pamatni un galotni radās elektriskā sprieguma starpība 30–120 millivoltu, un tā parādījās vienādi gan dzīviem, gan mirušiem ežiem. Stereoma poras dzeloņos mainās no pamatnes uz virsotni — pamatnē tās ir lielākas. Pētnieki secināja, ka tieši poru izmēru gradients rada šo elektrisko efektu. Ūdens iztek cauri porām, bet plūsmas ātrums mazajās porās ir lielāks nekā lielajās. Tā rezultātā atšķiras divkāršā elektriskā slāņa īpašības, kas veidojas no orientētām polārām molekulām fāžu robežā, proti, dzeloņa un ūdens saskares vietā.

Lai starp dzeloņa galotni un pamatni rastos elektriskā sprieguma starpība, dzelonim jāatrodas ūdens plūsmā; ja ūdens pārstāj kustēties, spriegums pazūd. Spriegums rodas ātri — 88 milisekundēs. Jūras eži varētu sajust elektriskās izmaiņas uz saviem dzeloņiem, lai labāk orientētos apkārtējo ūdens plūsmu kontekstā. Tomēr ežu uztveri šajā sakarā vēl jāizpēta; pagaidām pētnieki vien aprakstījuši interesantu hidro-mehāniski-elektrisko fenomenu.

Poras dzeloņos, protams, ir jābūt tukšām, un raksta autori apgalvo, ka tās patiešām bija tukšas, arī dzīviem jūras ežiem; tomēr daudzi speciālisti uzskata, ka ērkšķkājnieku stereoma poras ir piepildītas ar dzīvām šūnām. Tāpēc vēl jānoskaidro, vai ūdens tiešām var tecēt cauri stereomam, kas veido dzeloņus. Taču neatkarīgi no tā, kā ir pašiem ežiem, šo fenomenu var izmantot, piemēram, sensoros, kas darbojas ūdens šķīdumos.