Certains animaux marins détectent les champs bioélectriques à l'aide de pores remplis de gel qui relient électriquement les champs externes aux cellules nerveuses internes.

Introduction

Un grand requin blanc navigue dans les eaux côtières à la recherche de proies, comme ses ancêtres le font depuis des centaines de millions d'années. Bien qu'il repose sur la vue, l'odorat et l'ouïe, il possède également des sens qui manquent aux humains.

Plus précisément, les requins (et d'autres animaux) ont des organes spéciaux appelés ampoules de Lorenzini qui leur permettent de détecter les champs électriques émis par d'autres animaux.

Pores on a tiger shark’s snout
Image: Albert Kok / CC BY SA - Attribution Creative Commons + Partage dans les mêmes conditions

Les pores du museau d'un requin tigre transmettent des signaux bioélectriques d'autres animaux aux organes internes, appelés ampoules de Lorenzini, qui aident le cerveau à interpréter les données.

La stratégie

Tous les organismes vivants génèrent des champs électriques autour de leur corps. Le mouvement, en particulier lorsque les fibres musculaires et nerveuses s'enflamment avec l'action, crée des champs électriques. D'autres champs résultent d'ions chargés produits dans le cadre de processus biologiques normaux. Les poissons, par exemple, dégagent des champs bioélectriques au niveau de leur bouche et de leurs branchies car les muqueuses de ces zones entrent directement en contact avec l'océan et déversent des ions dans l'eau environnante. L'eau de mer salée elle-même est chargée d'ions chargés qui aident à répandre ces champs hors du corps des poissons.

Mais seuls certains organismes peuvent détecter les champs bioélectriques. Les Elasmobranchii, une sous-classe de poissons qui comprend les requins, les raies et les raies, est un groupe d'animaux qui possède ce sens, appelé "électroréception".

Les requins ont un nez pour sentir, des yeux pour voir et des oreilles pour entendre comme les humains et les autres animaux. Nous avons besoin de ces organes pour convertir les signaux sensoriels en impulsions nerveuses que notre cerveau peut interpréter. Pour détecter les champs électriques, les animaux électrorécepteurs ont des organes appelés "ampoules de Lorenzini", du nom du scientifique qui pensait que leur structure bulbeuse ressemblait à de minuscules flacons appelés ampoules.

diagrams of the anatomy of sharks' electro-receptive organs
Image: Joseberger, et al / Avancées scientifiques / CC BY NC - Attribution Creative Commons + Non commercial

La peau des requins, des raies et des raies est ponctuée d'ampoules de Lorenzini. Une ampoule individuelle consiste en un pore de surface relié à un ensemble de cellules électrosensorielles par un long canal rempli de gelée.

Les champs bioélectriques externes provoquent l'accumulation de charges électriques négatives à la surface des pores de la peau. Des canaux individuels conduisent le signal électrique de chaque pore à une ampoule de Lorenzini, qui contient des cellules réceptrices de détection. UN un gel aux propriétés conductrices similaires à celles de l'eau de mer remplit chaque canal et chaque ampoule et fonctionne comme une rallonge pour « connecter » électriquement la surface des pores aux cellules réceptrices. Les protons se déplacent à travers le gel, attirés par la charge négative externe, et les cellules réceptrices détectent les charges accumulées.

Plus le champ est fort, plus la charge s'accumule et plus les cellules réceptrices stimulent leurs fibres nerveuses associées. De cette façon, les ampoules agissent comme des transducteurs électriques, convertissant les données du champ bioélectrique en impulsions envoyées au cerveau via un réseau de nerfs qui s'enroulent autour de leur extérieur.

Tout comme une antenne qui gratte le ciel capte plus de signaux radio qu'une version de la taille d'un cure-dent, les différences biologiques affectent la force et la sensibilité de l'électroréception d'une espèce. La quantité de pores et leur répartition sur le corps déterminent la capacité du cerveau à intégrer plusieurs signaux dans une « image » complète du champ électrique externe. Le nombre de pores peut varier considérablement ; les scientifiques ont découvert qu'un requin de Port Jackson avait moins de 150 pores alors qu'un requin-marteau halicorne en avait plus de 3,000 XNUMX.

L'emplacement des pores influence également leur fonction. Certaines raies pastenagues ont des pores autour de la bouche et de la tête pour détecter les proies. Les pores de leur dos détectent quand un autre prédateur peut se cacher au-dessus ou derrière.

Semblable à la syntonisation d'une radio sur une station particulière, l'électroréception peut se déplacer au cours des différentes étapes de la vie pour se concentrer sur des signaux particuliers.

La détection aiguë des prédateurs profite aux juvéniles lorsqu'ils sont jeunes et vulnérables. Lorsque les raies et les requins bambous sont des embryons encore en développement à l'intérieur des œufs, ils détectent les champs biologiques des prédateurs à proximité et arrêtent leurs mouvements de queue pour réduire les risques que leurs propres champs électriques les donnent comme collations potentielles.

Plus tard dans la vie, certaines espèces deviennent plus aptes à détecter les proies. Lorsqu'il est temps de s'accoupler, une poussée de s semble aider les raies mâles à se transformer en véritables machines à aimer, devenant des bâtons divinatoires qui détectent les femelles reproductrices.

Comment les requins et les raies utilisent-ils l'électricité pour trouver des proies cachées ? | Regard profond

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Le potentiel

Au lieu de jeter des filets qui capturent tout sous la mer, imaginez des bateaux de pêche qui pourraient émettre des champs électriques pour attirer une espèce spécifique. Une telle pêche «intelligente» pourrait aider à prévenir la surpêche d'espèces menacées et en voie de disparition. Les robots sous-marins pourraient être équipés d'émetteurs de champ biologique localisés pour dissuader la vie marine de l'exploitation minière ou d'autres opérations industrielles sans submerger les signaux naturels du champ biologique de la région. Peut-être que les dispositifs d'électroréception pourraient aider les gens à "voir" le monde d'une nouvelle manière. Lorsque nous regardons au-delà de ce que les humains perçoivent actuellement dans le monde, les possibilités de ce que nous pouvons apprendre sont positivement électrisantes.

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Dernière mise à jour le 2 décembre 2021