De schokkende sidderaal!

Philip Stoddard had ooit een huisdier dat Sparky heette. Sparky was een sidderaal, een slangachtige vis die ongelooflijk sterke elektrische schokken kan geven. Hij was slank en donkergrijs, ongeveer 1,5 meter lang, met kleine zwarte ogen. Stoddard, zoöloog aan de Florida International University in Miami, hield Sparky in een tank in zijn lab.

Op een dag kwam hij in de verleiding de vis aan te raken. “Hij was zo mooi, ik moest hem aaien,” zegt hij. Stoddard wist dat deze palingen intense elektrische uitbarstingen produceerden als ze bedreigd werden. Maar hij dacht dat hij en Sparky vrienden waren. Dus stak hij zijn hand in het water en aaide het dier.

Grote fout.

Sparky gaf Stoddard meteen een stroomstoot van zo’n 500 volt. Dat is ongeveer vier keer zoveel als een doorsnee stopcontact in een Noord-Amerikaans huis. Stoddards arm deed het volgende uur pijn. Hij zegt dat het Sparky’s manier was om te zeggen: “Denk er maar niet aan, Phil!”

De sidderaal is een fascinerend dier. Hij leeft in donkere, troebele Zuid-Amerikaanse rivieren, zoals de Amazone. Het dier kan niet goed zien en jaagt ’s nachts. Dus spoort hij prooien op door zwakke elektrische pulsen uit te zenden die werken als radar. Vervolgens verdooft de paling zijn prooi met sterke elektrische stoten en zuigt het dier in zijn bek.

Stoddard heeft een sidderaal een hele school vissen zien slopen. “Hij geeft ze een stroomstoot, en ze drijven allemaal naar de oppervlakte,” zegt hij. “

Daarna heeft een wetenschapper in de afgelopen twee jaar een aantal intrigerende bevindingen over sidderalen gepubliceerd. Ken Catania, bioloog aan de Vanderbilt Universiteit in Nashville, Tenn., ontdekte dat deze dieren hun elektrische uitbarstingen gebruiken om prooien op hun plaats te bevriezen. De alen kunnen zelfs ondergedoken vissen dwingen hun positie prijs te geven.

Conclusie Catania: “Alles wat ik bij deze dieren heb gezien is verbazingwekkend.”

Een zesde zintuig

Elektrische alen maken deel uit van een groep dieren die elektrische vissen worden genoemd. Ze hebben allemaal speciale organen die elektrische impulsen produceren. Sommige soorten zenden slechts zwakke impulsen uit. Andere zenden sterke pulsen uit. De sidderaal kan beide.

Elektrische vissen genereren deze pulsen met speciale cellen die elektrocyten worden genoemd. Deze lopen in rijen over de lengte van het lichaam van de dieren. Deze cellen pompen positief geladen natriumatomen, ionen genaamd, van binnen naar buiten. Dan openen de cellen poorten om de natriumionen weer binnen te laten. De terugstroom van ionen in de cellen veroorzaakt een elektrische puls. De voltages van alle elektrocyten in een rij tellen bij elkaar op. Het is vergelijkbaar met hoe een rij batterijen samen een zaklamp van energie voorzien.

Een elektrische vis gebruikt zijn zwakke pulsen als een radar. Deze pulsen creëren een elektrisch veld rond zijn lichaam. Dit werkt als een bel van elektrische stroom. Als een ander dier die ruimte binnenkomt, detecteert de vis een vervorming in het elektrische veld. Die verandering helpt hem de positie en identiteit van het andere dier te achterhalen – zelfs als het water donker of troebel is. “Ze hebben letterlijk een zesde zintuig,” zegt James Albert. Hij is visbioloog aan de Universiteit van Louisiana in Lafayette.

Dit zesde zintuig krijgen deze vissen van organen die elektroreceptoren worden genoemd. Deze detecteren veranderingen in het elektrische veld. Elektroreceptoren zien eruit als kleine putjes en bedekken het hele lichaam van de vis.

Zwakke impulsen helpen de dieren ook bij de communicatie. Elektrische vissen veranderen het ritme en de sterkte van hun impulsen om verschillende boodschappen door te geven. Deze signalen vertellen andere elektrische vissen veel informatie, zoals het geslacht van de boodschapper, de soort en hoe agressief hij zich voelt.

De sterke elektrische puls is een wapen. Tijdens een aanval kan een vis zijn prooi honderden keren zappen. Naast sidderalen kunnen ook vissen als torpedoroggen en Afrikaanse sidderroggen deze intense stoten afgeven.

Maar de impulsen van de sidderaal zijn de sterkste van alle siddervissen. “Het is legendarisch,” merkt Catania op.

Freeze!

Mensen hebben sidderalen al heel lang bestudeerd. Toch zijn er veel mysteries gebleven.

In 2014 wilde Catania een boekhoofdstuk schrijven over deze alen. Normaal gesproken bestudeert hij de zintuigen van dieren als mollen, alligators en slangen. Maar hij was gefascineerd door de manier waarop deze palingen elektrische velden waarnemen.

Dus Catania kreeg een aantal palingen voor zijn lab. “Ik had het gevoel dat als ik over dit schepsel zou gaan schrijven, ik het wat beter wilde leren kennen,” legt hij uit.

Hij maakte eerst video’s van de alen die op goudvissen joegen. Hij zegt: “Ik dacht, wat maakt het ook uit: Ik moet zien wanneer ze een vis aanvallen – wat gebeurt er?” Sidderalen vallen heel snel aan. Daarom gebruikte Catania een hogesnelheidscamera die 1.000 beelden per seconde maakte. Daarna speelde hij de opnames in slow motion af.

Wat hij zag, verraste hem. Hij dacht dat de goudvis een schok zou geven nadat hij was gezapt. In plaats daarvan bevroor de vis bijna onmiddellijk – binnen drie duizendste van een seconde. Het was alsof de paling een spreuk had uitgesproken die zijn prooi in steen veranderde.

Catania was geïntrigeerd. “Hoe is dat mogelijk?” vroeg hij zich af.

Misschien werkte de elektrische ontlading van de aal als een Taser. Dit is een politie wapen dat elektrische pulsen afgeeft. Wanneer de pulsen een persoon raken, activeren ze zenuwcellen, neuronen genaamd. De geactiveerde neuronen zorgen ervoor dat de spieren samentrekken, zodat de getaserde persoon zich niet kan bewegen.

Om zijn ‘tasing’-idee te testen, voerde Catania een experiment uit. Hij sloot een dode goudvis aan op een apparaat dat de spiersamentrekkingen van het dier registreerde. De vis was net dood, dus de spieren werkten nog.

Catania wilde zien hoe de spieren van de vis reageerden op de impulsen van de paling. Maar hij wilde niet dat de paling de vis zou opeten, want dat zou de metingen van de spiersamentrekkingen in de war sturen. Daarom stopte hij de vis in een tank met een aal, maar scheidde de twee met een barrière. Toen voegde hij wat levende regenwormen toe aan het palinggedeelte van de tank. De aal zapte de wormen met honderden sterke elektrische impulsen. De impulsen drongen door de barrière heen en bereikten de dode vis.

Net als Catania verwachtte, trokken de spieren van de goudvis zich samen zodra de aal impulsen begon af te geven. Het leek erop dat zijn voorgevoel juist was. De elektrische ontploffing werkte als een Taser: De vis bevroor door de spieren te laten samentrekken. Maar Catania merkte ook iets vreemds op. In plaats van honderden, zond de aal soms slechts twee sterke pulsen uit wanneer hij in de buurt van de dode vis zwom. Pas daarna begon hij met een groot spervuur. Op dat moment viel hij zijn prooi aan met honderden pulsen en probeerde hij door de barrière heen te breken.

Nergens te verschuilen

Catania’s eerste experiment toonde aan dat het bombardement van de aal met sterke pulsen zijn prooi bevroor. Maar waarom had hij dan van tevoren een paar geïsoleerde impulsen afgegeven?

Om daar achter te komen, bekeek de wetenschapper de gegevens over de spiersamentrekkingen van de goudvis nauwkeuriger. En hij realiseerde zich dat het lichaam van de goudvis had bewogen direct nadat de aal de twee pulsen had uitgezonden. Hij vroeg zich af of de kleine elektrische uitbarsting van de aal de stuiptrekking had veroorzaakt.

Het idee klonk logisch. Stel je een kleine vis voor in een donkere rivier ’s nachts. Om te voorkomen dat hij wordt opgegeten door een sidderaal of een ander roofdier, verstopt de vis zich tussen de planten. Hij blijft heel stil zitten, in de hoop dat de paling hem niet opmerkt.

Als de aal de vis op de een of andere manier kan dwingen om te bewegen, zou die beweging het water doen rimpelen. De aal zou de rimpeling voelen en de verstopte vis zien. Misschien heeft de aal deze aanwijzing nodig om de prooi te lokaliseren, omdat zijn radarsysteem niet altijd een vis zonder beweging kan waarnemen.

Maar het verzamelen van bewijs voor dit idee was lastig. Hoe kon Catania aantonen dat de aal door de zenuwtrek de positie van de prooi kon achterhalen? Misschien was de trilling niet belangrijk. Misschien waren die twee impulsen slechts een opwarmertje voor de volledige aanval.

Om daar achter te komen, bedacht Catania een ander experiment. Eerst sloot hij een andere dode goudvis aan op een apparaat, een stimulator. Via draden die aan het lichaam van de goudvis waren bevestigd, zond het apparaat een elektrische puls uit die de vis dwong te trekken.

Voordat Catania het apparaat aanzette, stopte hij de vis in een plastic zak. Plastic geleidt elektriciteit niet erg goed. De zak blokkeerde dus de impulsen van de paling.

Catania keek wat er gebeurde als de stimulator inactief was en de vis stil bleef zitten. De aal gaf een paar pulsen af, zoals gewoonlijk. Omdat de plastic zak de vis afschermde, gaf hij geen krimp. De paling viel de vis niet aan.

Daarna gebruikte Catania de stimulator om de goudvis te laten trillen na de twee pulsen van de paling. Deze keer viel de aal wel aan. Het resultaat suggereerde dat de vis die stuiptrekkingen nodig had om zijn prooi op te sporen.

In zekere zin oefent de aal “controle op afstand” uit op de vis, aldus Catania. De aal kan de vis laten bewegen zonder hem zelfs maar aan te raken. Het is te vergelijken met een Jedi uit Star Wars die de Force gebruikt om mensen dingen te laten doen die nooit de bedoeling waren.

“Het is gewoon verdomd slim,” voegt Stoddard toe.

In verwarring gebrachte alen

Catania had een aantal indrukwekkende strategieën voor de aal ontdekt. Maar zijn werk was nog niet gedaan. Elk experiment riep weer nieuwe vragen op.

Hij merkte op dat wanneer de vis in de plastic zak trilde, de aal ernaartoe sprong om aan te vallen. Maar uiteindelijk beet hij de vis niet. Hij bewoog in de goede richting, maar gaf het toen op. “De vis is daar recht voor hen,” zegt Catania. “

Miste de paling iets cruciaals?

Het trillen van de vis gaf de paling een hint waar hij zich bevond – zo van: “Ik zit rechts van je.” Maar misschien had de aal meer informatie nodig om de exacte plek te bepalen.

Daar komt nog bij dat de prooi zich na de trilling naar een andere plek kan begeven. Zelfs als de aanval van de aal de spieren van de vis bevroor, zou hij nog door het water kunnen drijven. En alen hebben geen goed gezichtsvermogen.

Catania vroeg zich af of de aal zijn prooi moest kunnen volgen met behulp van elektrische impulsen (die door de plastic zak werden tegengehouden). Hij wist dat sidderalen hun zwakke impulsen gebruiken als “radar” om hun prooi op te sporen. Maar tijdens een aanval schakelen de impulsen van de aal over van zwak naar sterk. Het dier kan niet beide soorten tegelijk uitzenden.

Dus vroeg Catania zich af of de paling zijn sterke pulsen ook als radar gebruikte. Dat zou verrassend zijn. Wetenschappers dachten dat palingen de sterke puls alleen als wapen gebruikten.

Om daar achter te komen, herhaalde Catania zijn experiment – maar voegde er een draai aan toe. Hij liet een koolstofstaaf in de tank vallen. De staaf zou elektriciteit geleiden.

Catania gebruikte de stimulator om de goudvis in de plastic zak te laten trillen. Maar deze keer gebeurde er iets vreemds. De aal sprong op de vis af, maar veranderde van richting en viel in plaats daarvan de koolstofstaaf aan!

Waarom? De aal gaf sterke impulsen af om zijn prooi te bevriezen. Maar die sterke impulsen werkten ook als radar. De plastic zak schermde de goudvis af van de radar, maar de koolstofstaaf had minder geluk. De paling detecteerde de staaf, dacht dat het de prooi was en viel die aan.

Catania deed nog veel meer experimenten om er zeker van te zijn dat zijn idee klopte. Hij deed plastic staafjes in de tank, samen met de koolstofstaaf. Omdat plastic elektriciteit niet goed geleidt, kon de radar van de paling deze staafjes niet waarnemen. De paling negeerde de plastic staven en viel alleen de koolstof aan.

Toen zette hij de koolstofstaaf op een draaiende schijf om te zien hoe goed de paling een snel bewegend voorwerp kon volgen. De paling achtervolgde en sloeg de bewegende staaf.

Catania deed de experimenten ook in het donker, met alleen infrarood licht. De paling kon in dat licht niets zien, maar gedroeg zich toch hetzelfde. Het zicht was dus niet zo belangrijk bij de jacht van de paling.

Alle experimenten wezen erop dat de sidderaal vertrouwt op zijn sterke elektrische uitbarstingen om een prooi op te sporen. Met andere woorden, de sterke impulsen zijn zowel een wapen als een zintuiglijk systeem. “Het is alsof je laserzicht hebt,” zegt Catania. Denk aan een tekenfilmfiguur die zijn ogen gebruikt om te zien, maar ook om dodelijke laserstralen af te schieten. Dat is een beetje wat de paling doet met zijn zaps.

Een geraffineerde jager

Catania had een heleboel puzzelstukjes bij elkaar gelegd. Hij ontdekte dat de sidderaal eerst twee pulsen uitzendt om zijn prooi te laten trillen. Daarna zendt hij honderden sterke impulsen uit. Het bombardement doet twee dingen tegelijk: het bevriest de spieren van de prooi en helpt de paling de exacte locatie van de prooi te traceren.

De palingen halen alles uit de kast om er zeker van te zijn dat ze hun maaltijd krijgen. “Ze zijn nog geraffineerder dan we dachten,” zegt Stoddard. “

Toen Catania voor het eerst sidderalen in zijn lab binnenbracht, had hij nooit gedacht dat hij zoveel over ze te weten zou komen. Hij dacht dat hij een paar coole video’s zou maken om aan zijn studenten in de klas te laten zien en zijn boekhoofdstuk te schrijven. “In plaats daarvan stuitte ik op iets dat zo interessant was dat ik er wel verder mee moest”, zegt hij. Elke keer dat hij de palingen van dichtbij bekeek, rees er een nieuwe vraag – en die wilde hij beantwoorden.

In tegenstelling tot Stoddard heeft Catania nog geen schok gekregen van een grote sidderaal, alleen van kleintjes. “Ik ben erg nieuwsgierig,” geeft hij toe. Maar hij heeft besloten dat hij niet uit de eerste hand hoeft te weten hoe de volle kracht van een sidderaalaanval voelt. Dat is een vraag die hij onbeantwoord laat.