電鰻體型瘦長,長度約2.5米,每十分鐘就要浮出水面吸入氧氣。它產生的電流足以殺死獵物,點亮一棵聖誕樹。
自從250年前電鰻首次被發現以來,科學家們一直認為電鰻只有一種。然而發表在《自然通訊》的研究中,史密森尼國家自然歷史博物館和其他機構的研究人員描述了兩種新的電鰻物種:變種電鰻(Electrophorus varii)和沃爾塔電鰻(Electrophorus voltai)。這樣電鰻已知種類擴大到了三種。其中一個新物種還擁有創紀錄的860伏的電擊能力,這使得沃爾塔電鰻成為世界上已知最強的生物發電機。
自然歷史博物館的動物學家C·大衛·德·桑塔納,對於「電鰻」這個名字進行了澄清,它們實際上是鰻魚形的刀魚。與正常的鰻魚不同,這種魚生活在淡水中,而不是鹹水中,需要氧氣才能生存。三個電子器官佔了他們身體的80%,它們發出的電脈衝可以是用於交流和導航的微電流,也可以是用於狩獵或自衛的強電流。
在該研究之前,動物學家認為電鰻的棲息地覆蓋了南美洲北部亞馬遜河和奧裡諾科河的大部分地區。然而從它覆蓋的範圍大小來說,這並不正常。在整個大陸,這種魚類僅僅發現一種,參考其它魚類的種類,這樣的事實非常罕見。這種巨型魚類很難採集,所以數百年來科學界的共識是,電鰻只有一種。
研究人員想要更深入地研究目前已知的電鰻,於是前往南美洲收集了107個樣本電鰻。他們請當地人幫助識別鰻魚已知的棲息地,並使用了一個由麥克風電纜和放大器組成的魚探測器,這個設備能夠接收水中的電脈衝。他們對活魚的電子器官放電進行電壓測試,並獲得DNA樣本。之後科學家們把這些動物的小樣本送到華盛頓,進行基因測試。
DNA檢測和3D CT掃描等技術都是相對較新的創新,該測試以及電鰻內部解剖結構的詳細電子掃描顯示,不同種群之間存在足夠的遺傳差異,實際上它們是三種不同的物種。雖然它們存在微妙的物理差異,通過DNA檢測,可以確保它們所顯現外部差異不僅僅是已知電鰻的變異。
多倫多斯卡伯勒大學魚類學家內森·洛夫喬伊所在的實驗室對電鰻的線粒體基因組進行了研究,收集到的107條電鰻顯示了前所未有的發現,電鰻的兩個新物種發現特別令人興奮,
科學家們測量了這些魚在充氣遊泳池中的電擊強度,並注意到沃爾塔電鰻以860伏特的強大電流而引人注目,比之前記錄的最高電壓高出200多伏特。汽車電池的平均電壓約為12或13伏,而大多數電動圍欄的最低電壓為2000伏。19世紀早期的物理學家亞歷山德羅·沃爾塔,發明了鰻魚式電池,研究人員為了表示對物理學家的敬意,用他的名字命名了這種鰻魚。
為了更好地理解這三個物種之間的關係,研究人員利用來自電鰻父母雙方的線粒體DNA和母系遺傳的線粒體DNA,對它們的祖先家族樹進行了逆向工程。科學家們預計基因變化會像時鐘一樣以一個穩定的速度積累,所以更多的基因差異意味著兩個物種擁有共同祖先的時間已經過去很久了。根據這些計算,變種電鰻與710萬年前其他電鰻物種的祖先有所不同。大約360萬年前變種電鰻和沃爾塔電鰻分裂成兩個不同的物種。
科學家們現在只能假設是什麼導致了不同物種電鰻的出現,亞馬遜河當前河道的發展可能創造了一個地理屏障,隔離了最終分化為變種電鰻和沃爾塔電鰻的種群。如今,變種電鰻生活在亞馬遜盆地的低地,那裡水流緩慢,導電性更好,而首個已知電鰻和沃爾塔電鰻分別生活在蓋亞那和巴西的高地。電鰻是食物鏈頂端的掠食者,這意味著這幾個種類電鰻不太可能同時出現,儘管這種重疊偶爾會發生。
進一步的研究可能會揭示更多有關這些電鰻高能放電的進化,科學家推測狩獵行為或水的導電性可能有助於形成這種特徵。這一發現提醒人們,南美洲有更多的動物學和科學之謎有待解開。在該研究報告發布時,亞馬遜熱帶雨林的野火也正在激增,也提醒我們需要迫切保護地球上生物多樣性的熱點地區。