Акул назвали рекордсменами протонной проводимости

Химики из Университета Калифорнии определили протонную проводимость геля, содержащегося в ампулах Лоренцини — электросенсорного органа акул. Оказалось, что гель является рекордсменом по величине протонной проводимости в природе, отставая от разработанных человеком материалов всего в 40 раз. Исследователи надеются, что эта находка поможет лучше разобраться с принципом работы ампул Лоренцини. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, кратко о нем сообщает пресс-релиз университета.

Авторы анализировали электрические свойства геля ампул Лоренцини — в ранних работах уже указывалось, что материал можно рассматривать как полупроводник с выраженной зависимостью электрической проводимости от температуры. В новой работе ученые обратили внимание на проводимость геля для протонов — положительно заряженных ионов водорода. Само вещество химики выделили выдавливанием из пор различных животных — малоголовой рыбы-молот (Sphyrna tiburo) и представителей семейства ромбовых скатов Raja rhina и Raja binoculata. 

Поделиться

Ученые обнаружили, что удельная проводимость геля необычно высока — около двух миллисименс на сантиметр. Эта величина в 40 раз меньше, чем у самых эффективных по протонной проводимости рукотворных материалов, таких как, например, нафион и гораздо выше чем у всех известных природных объектов. По словам авторов, высокая проводимость может быть обусловлена наличием в геле полигликанов — кератансульфатов. Эти вещества могут отдавать в раствор протоны остатков серной кислоты, тем самым позволяя более эффективно передавать заряженные частицы через гидратированный гель.

Ампулы Лоренцини были впервые описаны в 1678 году, но вплоть до второй половины XX века их предназначение оставалось неизвестным. Органы состоят из пор, открытых к окружающей среде, протяженных каналов и небольших полостей, содержащих электрочувствительные клетки. Воспринимая импульсы от ампул, расположенных в организме, животные способны обнаруживать изменения электрического поля всего в пять нановольт на сантиметр — это помогает им отслеживать и точно атаковать добычу, а также, предположительно, чувствовать изменения температуры воды.

Владимир Королёв