Elektrositler: Elektrikli Hayvanlar, Kurbanlarını Nasıl Çarpıyor?

Etrafına elektrik verebilen canlıların birçoğu, elektrosit adı verilen özelleşmiş hücreleri kullanarak bunu başarırlar. Bu hücreler, elektrik alan yaratma amacıyla birçok elektrikli balıkta bulunmaktadır. Evrimsel süreçte bu hücreler sinir ve kas hücrelerinin farklılaşmasıyla oluşmuştur. Çoğunlukla yön bulma ve iletişim amacıyla kullanılan bu elektrik alan, kimi zaman avları veya avcıları sersemletmek amacıyla da elektrik üretebilir.

Elektrositler ilk olarak 18. yüzyılda Hunter, Walsh ve Williamson gibi biyologlar tarafından Kraliyet Cemiyeti makalelerinde tartışılmıştır. Ancak evrimsel biyoloji açısından bu hücreleri inceleyen ilk isim Charles Darwin olmuştur. Darwin, Türlerin Kökeni isimli eserinde elektrositleri yakınsak evrim olgusunun bir örneği olarak sunmaktadır:

Eğer ki elektrik organları tek bir atadan geliyorsa, tüm elektrikli balıkların birbirleriyle akraba olmalarını beklerdik. Tıpkı kimi zaman iki işinin aynı keşfi birbirinden bağımsız olarak yapmaları gibi, doğal seçilimin de her bir canlının iyiliği için, analog varyasyonların avantajlarını kullanarak, kimi zaman birbirinden bağımsız canlılarda, birbirine çok yakın özelliklerin ortaya çıkmasına neden olduğunu düşünmeye eğilimliyim.

Darwin'den sonra birçok araştırmacı bu hücreler üzerine eğilmiş ve fizyolojisi büyük oranda aydınlatılmıştır. Kimi zaman elektroplaklar veya elektroplakslar olarak da bilinen elektrositler, yılan balıklarında, vatozlarda ve bazı diğer balıklarda elektrogenez (elektrik üretimi) için bulunur. Disk yapılı, yassı hücrelerdir. Örneğin elektrikli yılan balıklarında bunlardan binlercesi bir arada bulunur ve her biri ortalama 0.15 volt üretir. Hepsi bir araya geldiğinde, yaklaşık 600 voltluk bir potansiyel fark, çok kısa bir süreliğine de olsa yaratılabilir. Böylesine güçlü bir voltaj (şehir akımının 3 katı kadar), rahatlıkla bir avı veya avcıyı bayıltmaya veya felç etmeye yetmektedir.

Bu tür canlılar, tüm hayvanların sinir hücrelerinde de elektriğin üretilip iletilmesini sağlayan sodyum-potasyum pompalarını kullanır; yani orjinal bir tarafları bulunmamaktadır. Sinaps sonrası bağlantılar açısından elektrositlerin kas hücrelerinden hiçbir farkı yoktur. Bu hücrelerde, nikotinik asetilkolin reseotörleri bulunur ve bu açıdan kas hücrelerine benzerlikleriyle bilinirler.

Elektrositlerin bir arada kümelenerek küçük voltajları büyütmeleri, Alessandro Volta'nın ilk pili üretmesine esin kaynağı olmuş olabilir. Her ne kadar elektrik organları büyük oranda bir pile benzese de, çalışma prensipleri daha çok bir Marx jeneratörüne benzer: her bir hücre çok yavaş ve paralel bir biçimde şarj olur ve çok kısa bir sürede, seri bir bağlantı biçiminde elektrik boşaltılır. Bu da, yüksek bir voltaj atımına sebep olur.

Elektrositlerin akımı doğru zamanda ve senkronize olarak bırakabilmeleri için evrimsel süreçte adım sayıcı çekirdek adı verilen sinir düğümleri özelleşmiştir. Elektrikli yılan balığı avını tespit ettiğinde, bu sinir düğümü asetilkolin salgılamaya başlar ve bu kimyasalın birikimi, elektrik atımını sağlar.

Bu organların vücut içerisindeki konumu çok çeşitli olabilmektedir. Birçok balıkta bu organ, balığın vücudu boyunca uzanır. Sadece tiryaki balıkları ve vatozlarda vücudun dikine yerleşmiştir (görselde de görebileceğiniz gibi). Birçok balıkta da bu organlar kuyruk şaftı boyunca uzanır. Kimi balıkta bu organları kafada görmek mümkündür.

2008 yılında The Journal of Experimental Biology dergisinde bu hücrelerin moleküler evrimine ışık tutulmuş, hangi genlerin ve bu genlerdeki ne tür değişimlerin bu hücrelerin evrimine yol açtığı ortaya konmuştur. Bu konuda halen yapılması gereken araştırmalar olsa da, alandaki önemli makalelerden biri olarak görülmektedir. 2009 senesinde Zoological Science dergisinde yayımlanan bir diğer makalede, özellikle bu elektrikli canlıların elektrik boşalmasını nasıl koordine ettiği ve bunun nasıl evrimleştiği üzerinde durulmaktadır. Özellikle bu canlıların evrimsel geçmişi araştırılmakta ve merkezi sinir sisteminin bu elektrik salınımlarındaki rolü incelenmektedir.