Accidenti, che scossa!

Nell’ultimo appuntamento, abbiamo parlato degli squali che producono luce tramite il fenomeno della bioluminescenza. Oggi ci occupiamo di quelli che generano elettricità. Sembra incredibile, eppure sono in grado di farlo, e non solo loro. Gli organismi che sono in grado di generare autonomamente dei campi elettrici, vengono chiamati “pesci elettrofori” o “pesci elettrici” o “pesci elettrogenici”.

Gli elettrofori comprendono circa 400 specie, delle quali la maggior parte vive nelle acque dolci, fiumi e laghi del continente Africano e dell'America del sud, con la sola eccezione delle torpedini, parenti di squali e razze, che vivono in acque marine. Ma come riescono questi organismi a produrre elettricità?  Mediante una struttura definita organo elettrico, costituito da tessuto muscolare attraversato da fibre nervose il quale, contraendosi, è capace di generare una differenza di potenziale producendo così un campo elettrico. Quest'organo è situato solitamente, anche se non sempre, nella coda di questi pesci.

I pesci elettrofori possono essere classificati in base all'intensità della corrente che i loro organi elettrici emettono; questa viene generalmente misurata registrando la differenza di potenziale prodotta dai pesci: questo valore prende il nome di scarica dell'organo elettrico (in lingua inglese, electric organ discharge, EOD) e permette di classificare gli elettrofori in due grandi gruppi: gli elettrofori forti e gli elettrofori deboli. Gli elettrofori forti possono produrre scariche elettriche dell'ordine di alcune centinaia di volt e correnti elettriche che possono arrivare ad 1 ampere. Questa intensità di corrente è tale da poter essere utilizzata per stordire o uccidere le proprie prede e contemporaneamente tenere lontani i predatori; pertanto, negli elettrofori forti i campi elettrici sono usati come una vera e propria arma per l'attacco o la difesa. A questa categoria appartengono le anguille elettriche del Sud America, i pesci gatto elettrici e le torpedini.

Al contrario, gli elettrofori deboli generano una scarica di tensione molto bassa, spesso minore di 1 V, che serve loro non per stordire le prede ma per localizzare oggetti o altri pesci nelle acque fangose in cui vivono (elettrolocalizzazione) o ancora per comunicare con i propri simili (elettrocomunicazione). Due esempi molto studiati di elettrofori deboli sono il pesce elefante di Peter e il pesce coltello fantasma, entrambi spesso allevati in acquario (Pesci elettrofori | MarePesca).

Le torpedini sono pesci cartilaginei, detti anche “condroitti”, poiché il loro scheletro è costituito da tessuto cartilagineo e non osseo, come quello degli “osteitti”. Hanno forma appiattita; i due organi elettrogenici sono situati ai lati della testa e producono un campo elettrico la cui scarica può variare da 50 a 220 volt a seconda della specie. Gli organi elettrici si sviluppano negli embrioni già molto piccoli e diventano funzionali prima della nascita. I piccoli sono già in grado di emettere scariche per catturare le prede. Gli organi elettrici si esauriscono rapidamente e hanno bisogno di un periodo di riposo per potersi ricaricare. La scarica elettrica non è mortale per gli esseri umani, ma può provocare forte dolore.

Le torpedini sono diffuse in gran parte dell'Oceano Atlantico, Pacifico e Indiano. Alcune specie sono endemiche del Mediterraneo. Pur essendo buoni nuotatori (nuotano con la pinna caudale), passano gran parte del tempo adagiate sui fondi sabbiosi e melmosi, dove si mimetizzano grazie alla loro forma appiattita e alla loro colorazione smorta, risultando quindi invisibili alle loro prede e ai predatori. Le proprietà elettrogene delle torpedini sono conosciute sin dall'antichità, anche se la loro origine non era stata compresa. Gli antichi Greci usavano le scariche delle torpedini come anestetico, per attutire il dolore del parto e delle operazioni. Nel suo “Compositiones Medicae” del 46 a.C., Scribonio Largo, medico romano, documentò l'uso della torpedine, posta a diretto contatto col corpo del malato, per il trattamento del mal di testa e della gotta.

Intorno al 1770, gli organi elettrici delle torpedini furono studiati da John Walsh e John Hunter della Royal Society. Sembra che questi studi abbiano influenzato il pensiero di Luigi Galvani e Alessandro Volta, i fondatori dell'elettrofisiologia e dell'elettrochimica. Una curiosità divertente: nel dialogo di Platone dal titolo “Menone”, l'omonimo personaggio accusa Socrate di “stordire” gli interlocutori con le sue domande in un modo simile a quello con cui una torpedine stordisce le sue prede.

Gli animali usano l’elettricità in due modi diversi: per generare impulsi elettrici, elettrogenesi, e per rilevare i campi elettrici, elettroricezione. Gli animali elettrogenici sono quelli di cui abbiamo parlato ora. Gli animali elettroricettivi, invece, sono in grado di rilevare i deboli campi elettrici generati dagli altri organismi. Quando un campo elettrico incontra un oggetto vivente, si crea una distorsione che gli animali elettroricettivi possono percepire. “Questo permette loro di individuare ostacoli, prede o predatori e percepirne le dimensioni”, spiega George Parsons, direttore delle operazioni di pianificazione e immersione per gli animali presso l’acquario Shedd di Chicago.

Ad esempio, gli squali, di cui abbiamo già parlato, sono elettroricettivi e individuano le loro prede grazie a degli organi sensoriali chiamati “ampolle di Lorenzini” localizzati nella testa. Uno squalo può facilmente rilevare un pesce malato in difficoltà che si agita.

Spendiamo ora qualche parola sui pesci elettrici di acqua dolce. L'anguilla elettrica, comune nel Sud America, è l'elettroforo per antonomasia poiché le sue scariche, della potenza di 860 volt, possono uccidere un uomo adulto. Per fare un paragone, la scossa generata da una presa elettrica domestica è di circa 120 volt! Per l’anguilla elettrica, come per molti degli animali che abitano ambienti d’acqua dolce torbidi, le correnti elettricamente cariche sono importanti come lo sono i colori e i suoni per l’uomo. Inoltre, la produzione di corrente elettrica si rivela un utile meccanismo di difesa durante la stagione arida quando il livello dell’acqua è basso e i grandi mammiferi si aggirano in cerca di cibo. Se l’anguilla percepisce l’arrivo di un predatore, potrebbe anche saltare fuori dall’acqua e mettere in atto una sorpresa per lui molto spiacevole.

Il pesce gatto elettrico, che vive in ambienti di acqua dolce tropicali in Africa, è in grado di produrre scariche elettriche fino a 350 volt.

Alcuni pesci usano la produzione di elettricità anche per facilitare la fecondazione. Sia i maschi sia le femmine del pesce coltello fantasma, endemico del Sud America, durante l’accoppiamento producono lievi impulsi elettrici da un organo collocato nella pinna caudale. Queste scosse aiutano a “coordinare e sincronizzare il rilascio delle uova da parte della femmina e il conseguente rilascio dello sperma da parte del maschio sopra le uova”, spiega Cover, curatore generale di esposizioni viventi presso il “National Aquarium” di Baltimora, in Maryland (Usa).