Krásní a nebezpeční: Parejnok, paúhoř a jiná elektrická zvířena

Elektřinu se totiž v průběhu evoluce naučili využívat i nejrůznější živočichové. Některé druhy disponují zvláštními smyslovými orgány, takzvanými elektroreceptory, díky kterým jsou schopni vnímat elektrické pole v bezprostředním okolí (vytvářené například kořistí či predátorem). Další umí elektřinu dokonce vyrábět a využívat ji coby efektivního prostředku při lovu i zahánění nepřátel.

K výrobě elektřiny živočichům dopomáhají specializované buňky – elektrocyty. Ty vznikly přeměnou svalových buněk, které u zvířat již určitou elektrickou aktivitu vykazují. V průběhu evoluce se však tyto buňky u některých druhů přeměnily tak, že dokážou vytvářet výrazně vyšší napětí než obvykle, které je ještě umocňováno poskládáním stovek a tisíců elektrocytů do podobory elektrických orgánů. Ty pak zvládnou vyprodukovat napětí až o stovkách voltů.

K nejznámějším zástupců „elektrických živočichů“ patří paúhoř elektrický (Electrophorus electricus), kterého zde představím jen ve vší stručnosti, protože jsem se mu podrobněji věnoval na jiném místě. Jedná se o sladkovodní rybu, která může dosahovat délky až 2,5 metru a hmotnosti 20 kg. Vyskytuje se v Jižní Americe, v povodí Amazonky a Orinoka. Elektřinu využívá elektřinu hned několika způsoby a má vícero elektrických orgánů, které mu slouží jednak k nalezení kořisti či pohlavního partnera v kalné vodě, jednak k lovu potravy. Hlavní elektrický orgán složený z mnoha tisíců elektrocytů zvládne vyprodukovat výboj o napětí několika stovek voltů, který může být nebezpečný i větším živočichům, včetně člověka.

Paúhoř kořisti elektrickým šokem nezpůsobuje pouze šok, ale také mimovolnou kontrakci svalů, čímž kořist doslova paralyzuje a znemožní pláchnout. Paúhoř toho patrně dosahuje stimulací neuronů ovládajících svaly – pokud byl kořisti (rybě) podán přípravek, jenž komunikaci mezi nervy a svalem zamezuje, ke kontrakci nedojde. Paúhoř má v kapse i různé triky, jak napětí zesílit, například ovinutím se kolem kořisti, což patrně dělají hlavně mladší jedinci. Ukázalo se také, že síla výboje vzroste, pokud se paúhoř vymrští z vody. To podporuje vyprávění Alexandera von Humboldta o paúhořích vyskakujících z mělké vody a omračujících koně, kteří vodou provázeli.

Dalšími živočichy, již umí produkovat elektřinu, jsou parejnoci, jejichž typickým zástupcem je parejnok elektrický (Torpedo marmorata). Ten se vyskytuje na východních březích Atlantiku – od Jižní Afriky až po Severní moře a narazit na něj můžeme i ve Středozemním moři. Elektrický orgán umístěný v přední části trupu mu umožňuje produkovat napětí přes 200 V (snad až 300 V), které využívá, podobně jako mnozí jeho příbuzní, k omráčení kořisti. Udává se, že ublížit může i člověku, ale smrtelné nebezpečí zpravidla nehrozí.

Parejnoků schopných vyrábět elektřinu je ale celá řada, ale ne všichni ji využívají při lovu. Jak v roce 2009 ukázali Laura Macesicová a Stephen Kajiura, jednou z výjimek je například americký parejnok Narcine brasiliensis. Ten své elektrické orgány při lovu zřejmě vůbec nevyužívá a „zapíná“ je pouze při obraně proti predátorům. Podobně jako paúhoř navíc disponuje dalším, přídatným elektrickým orgánem, ve kterém vzniká jen velmi malé napětí, jež slouží při komunikaci s jinými parejnoky. Nedávná studie, která se zaměřila na parejnoka kalifornského (Tetronarce californica), udává, že parejnoka jeho elektrický orgán ochrání i před žraloky. Elektrická obrana tedy zjevně funguje velmi dobře.

Slabé elektrické pole umí vytvářet i několik zástupců kostnatých ryb, v tomto případě však produkce a vnímání elektrických signálů slouží pouze pro orientaci v prostoru. Elektřina ale může hrát zásadní význam i v životě těch zvířat, která ji sice produkovat neumí, ale disponují takzvanými elektroreceptory, které jim umožňují vnímat elektrická pole v okolí. Tuto schopnost najdeme opět zejména u různých ryb, třeba u bichirů, bahníků či rypounů. Běžná je schopnost elektrorecepce i u mihulí nebo paryb – žraloků a rejnoků (mezi které patří již výše zmínění parejnoci). Udává se, že elektrické pole vnímají i někteří obojživelníci (především mloci či červoři), a to obzvláště v larválním stádiu. Během dalšího vývoje a metamorfózy se elektroreceptory mohou, ale nemusí vytrácet. Bezocasí obojživelníci (žáby) elektroreceptivní nejsou a tato schopnost u nich pravděpodobně v průběhu evoluce již zcela vymizela.

Elektrorecepci ale najdeme i u savců. Jedním z nejčastěji citovaných příkladů je i svérázný zástupce ptakořitných - ptakopysk podivný (Ornithorhynchus anatinus). Dlouho se spekulovalo, jak se tento vejce kladoucí savec, se zobákem a jedovými ostruhami, orientuje při lovu kořisti – loví totiž běžně za tmy a oči má beztak při potápění zavřené. V polovině osmdesátých let minulého století se podařilo prokázat, že ptakopysk má v zobáku umístěné poměrně jednoduché elektroreceptory, těch je kolem 40 tisíc a pomáhají svému nositeli vnímat elektrické impulsy vydávané kořistí.

Ptakopysk je navíc schopen zjistit odkud elektrický impuls přichází, což možná souvisí s charakteristickými pohyby hlavy ze strany na stranu, jež během lovu provádí (porovnává sílu a směr elektrického impulsu jednotlivými elektroreceptory). Receptory vnímající elektrické impulsy jsou pak doplněny ještě mechanoreceptory, které jsou rovnoměrně rozloženy po celém zobáku. Avšak schopnost vnímat elektrické pole není v rámci skupiny ptakořitných vyhrazena jen ptakopyskovi. Zjistilo se, že podobné receptory má v menším množství i další zástupce ptakořitných: ježura australská (Tachyglossus aculeatus).

V roce 2011 se ukázalo, že ježura a ptakopysk nejsou jedinými savci, kteří jsou schopni elektrorecepce. Tým pod vedením Wolfa Hankeho z Rostocké univerzity se zaměřil na zkoumání delfína Sotalia guianensis. Na jeho rostru (prodloužené čelisti) se totiž nachází komůrky (původně v nich byly typické savčí fousky), které badatelé podezíraly ze schopnosti vnímat elektrické pole. Vědci proto nejprve provedli histologické vyšetření komůrky uhynulého jedince a objevili, že se v ní skutečně nacházejí speciální struktury velmi podobné těm, které se běžné vyskytují u jiných elektroreceptivních živočichů.

Výzkumníci se proto rozhodli ověřit schopnost delfína vnímat elektrické pole pomocí behaviorálních experimentů a ty podezření potvrdily. Elektroreceptivní orgány se u delfínů nepochybně vyvinuly nezávisle na těch pozorovaných u dalších živočichů a badatelé je tak považují za další báječnou ukázku konvergentní evoluce. Jelikož se podobné morfologické struktury vyskytují i u dalších kytovců a jiných příbuzných skupin, nelze vyloučit, že schopnost elektrorecepce odhalíme i u jiných placentálních savců.

Elektrorecepce byla odhalena také u některých bezobratlých živočichů. V článku z roku 2010 australští vědci z Melbournské univerzity oznámili, že se jim tuto schopnost podařilo odhalit u dvou druhů vodních korýšů – raka ničivého (Cherax destructor) a raka modrého (Cherax quadricarinatus). Není zatím zcela jasné, zda zkoumaní raci svůj „elektrický“ smysl nějak využívají, proto se lze pouze dohodovat, k čemu přesně jim případně slouží. A stranou není ani hmyz, před pár lety například vyšlo najevo, že elektrické pole vznikající květech rostlin vnímají čmeláci. Podle jeho charakteru pravděpodobně dokážou poznat, jestli na květu v nedávné době nebyl jiný opylovač – pokud ano, zásoby pylu a nektaru už vybral a nemá cenu si vůbec sedat.

Jedním z pozoruhodných živých producentů elektrické energie je sršeň východní (Vespa orientalis). Již dříve se vědělo, že uvnitř exoskeletu některých sršní vzniká elektrické napětí, ale nebylo jasné jak a proč k tomu dohází. Výsledky výzkumu publikovaného v roce 2010 ukázaly, že zadeček sršně je speciálně uzpůsobeným lapačem sluneční energie, která se následně přeměňuje na elektřinu. Účinnost těchto „fotovoltaických článků“ je ovšem poměrně nízká. A k čemu se sršni tato schopnost hodí? Podle některých badatelů sršně mohou uloženou energii využívat k zahřátí prochladlých svalů.

Výše uvedený přehled naznačuje, jakou roli elektřina v přírodě hraje, ať už při lovu kořisti, obraně před predátory, hledání potravy nebo vnitrodruhové i mezidruhové komunikaci. Také je patrné, že s tvory disponujícími elektrickými orgány nebo schopností elektrorecepce se nejčastěji setkáme ve vodě, což vzhledem k jejím vodivým vlastnostem (zajišťovaným látkami, které v ní jsou rozpuštěné) dává smysl, ale existují i suchozemští zvířecí „elektrikáři“.

S paúhořem elektrickým se na své slavné plavbě podniknuté v letech 1831–1836 setkal i Charles Darwin. Nepochybně jej zaujal, protože se k otázce vývoje elektrických orgánů vrací i ve slavné knize O vzniku druhů přírodním výběrem a dospěl k přesvědčení, že schopnost využívat elektřinu se vzhledem k absenci společného „elektrického“ předka u různých skupin tvorů vyvinula nezávisle. Trochu světla do této otázky vnesl článek publikovaný v 2014 na stránkách časopisu Science. Jeho autoři molekulárně-biologickými metodami zkoumali původ elektrických orgánů u paúhoře a dalších dvou, fylogeneticky poměrně vzdálených ryb. Výsledky ukázaly, že ač se u každého druhu vyvíjely zkoumané orgány nezávisle, jejich molekulární původ je totožný – u všech druhů byly pro tuto funkci využity stejné komplexy genů, a embryonální vývoj různých elektrických orgánů se tak ubíral po podobných cestách.

Catania, K. C. (2015). Electric eels concentrate their electric field to induce involuntary fatigue in struggling prey. Current Biology, 25(22), 2889–2898. https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.09.036

Catania, K. C. (2016). Leaping eels electrify threats, supporting Humboldt’s account of a battle with horses. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(25), 6979–6984. https://doi.org/10.1073/pnas.1604009113

Clarke, D., Morley, E., & Robert, D. (2017). The bee, the flower, and the electric field: electric ecology and aerial electroreception. Journal of Comparative Physiology A, 203(9), 737–748. https://doi.org/10.1007/s00359-017-1176-6

Czech-Damal, N. U., Liebschner, A., Miersch, L., Klauer, G., Hanke, F. D., Marshall, C., Dehnhardt, G., & Hanke, W. (2011). Electroreception in the Guiana dolphin (Sotalia guianensis). Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 279(1729), 663–668. https://doi.org/10.1098/rspb.2011.1127

England, S. J., & Robert, D. (2021). The ecology of electricity and electroreception. Biological Reviews/Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 97(1), 383–413. https://doi.org/10.1111/brv.12804

Gallant, J. R., Traeger, L. L., Volkening, J. D., Moffett, H., Chen, P., Novina, C. D., Phillips, G. N., Anand, R., Wells, G. B., Pinch, M., Güth, R., Unguez, G. A., Albert, J. S., Zakon, H. H., Samanta, M. P., & Sussman, M. R. (2014). Genomic basis for the convergent evolution of electric organs. Science, 344(6191), 1522–1525. https://doi.org/10.1126/science.1254432

Macesic, L. J., & Kajiura, S. M. (2009). Electric organ morphology and function in the lesser electric ray, Narcine brasiliensis. Zoology, 112(6), 442–450. https://doi.org/10.1016/j.zool.2009.02.002

Papastamatiou, Y. P., Luongo, S., Ansaar, A., Lowe, C. G., & Hoyos‐Padilla, M. (2025). Electric rays defend themselves from large sharks using electric discharge. Ethology. https://doi.org/10.1111/eth.70005

Patullo, B. W., & Macmillan, D. L. (2010). Making sense of electrical sense in crayfish. Journal of Experimental Biology, 213(4), 651–657. https://doi.org/10.1242/jeb.039073

Proske, U., & Gregory, E. (2003). Electrolocation in the platypus—some speculations. Comparative Biochemistry and Physiology Part a Molecular & Integrative Physiology, 136(4), 821–825. https://doi.org/10.1016/s1095-6433(03)00160-0

Sheridan, M. N. (1965). The Fine Structure Of The Electric Organ Of Torpedo marmorata. The Journal of Cell Biology, 24(1), 129–141. https://doi.org/10.1083/jcb.24.1.129