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SCIENTIFIC AMERICAN April 2019

Shock and Awe

デンキウナギの必殺技

By Kenneth C. Catania K. C. カタニア
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It’s no secret that electric eels stun their prey—accounts of such occurrences date back centuries. But unless you work security on the starship Enterprise, “stun” is a vague term. What really happens when these creatures attack? Until recently, biologists knew surprisingly little about the electric eel’s superpower. I was not planning to study this phenomenon, and I certainly never imagined I would offer an eel my arm in the name of science, as I eventually did. But as a professor of biological sciences at Vanderbilt University, I teach about electric fish, and when I brought some eels to my laboratory so I could obtain new photographs and slow-motion movies to liven up my lecture, I saw something so strange that I had to drop everything else to investigate.  デンキウナギが獲物を気絶させることはよく知られており,そうした話の記録は数百年前からある。だが,デンキウナギの攻撃の際に実際何が起こっているのか? 近年まで生物学者がこの動物のスーパーパワーについて知っていることは驚くほどわずかだった。私も,当初はこの現象を調べるつもりはなく,最終的に自分の腕をデンキウナギに提供して実験することになるとは思ってもいなかった。だが,バンダービルト大学の生物学の教授として電気魚について教える機会があり,生き生きとした講義にするためデンキウナギの新しい写真とスローモーションビデオを撮影しようと数匹を実験室に持ち込んだところ,非常に奇妙な現象を目にしたので,すべてを放り出して調べざるをえなくなった。
When an eel attacked a prey fish with high voltage, all the nearby fish in the tank became completely immobile in only three milliseconds. It was as if they had been turned into little statues; they just floated stock-still in the water. At first, I wondered if they had simply been killed. But if the eel missed its target and turned off the high voltage, the fish “unfroze” and took off at full speed. The eel’s effect was temporary. I was hooked; I had to know how the eel’s electric attack worked.  デンキウナギが狙いの魚を高電圧で攻撃すると,近くにいるすべての魚がわずか3ミリ秒で完全に動かなくなる。まるで小さな彫像になったように,じっとしたまま水中を漂う。私は当初,みんな死んでしまったのかと思った。だが,デンキウナギが目的の獲物を捕らえ損なって高電圧を切ると,これらの魚は“フリーズ”が解け,全速力で逃げていく。攻撃の効果は一時的なものだった。これは妙だ。デンキウナギの攻撃がどのように機能しているのか調べなくてはならない。私は夢中になった。
The most obvious analogy that came to mind was a law-enforcement Taser, which causes neuromuscular incapacitation by interfering with the nervous system’s ability to control muscles. Tasers deliver electricity along wires in short, high-voltage pulses at a rate of 19 pulses a second. Electric eels do not need wires, because the water allows current to flow, as happens when a hair dryer falls into a bathtub. But otherwise, the eel’s output is reminiscent of a Taser’s: it comes in brief pulses, each lasting only about two milliseconds. Eels can give off more than 400 pulses per second during an attack volley, however—a much higher rate than the law-enforcement devices. Could electric eels be souped-up, swimming Tasers?  最も似ているものとして思い浮かんだのは警察官が使うテーザー銃(スタンガン)だった。テーザー銃は筋肉を制御している神経の働きを邪魔して,神経と筋肉を無能力化する。毎秒19発の短い高電圧パルスを電線を通じて相手に加える装置だ。デンキウナギの場合,周囲の水が電流を通すため電線は必要ない(浴槽にヘアドライヤーを落としたら感電するのと同じ)。
 その他の点では,デンキウナギの出力はテーザー銃を思わせる。それぞれの電気パルスはどちらも持続時間がわずか2ミリ秒ほどと短い。ただデンキウナギの場合,攻撃の連射モードでは1秒間に400回を超えるパルスを発することができ,警察のテーザー銃をはるかに上回る。デンキウナギは高性能の泳ぐテーザー銃なのか?
With this question in mind, I set out on what would become a three-year mission to unravel the mechanism of the eel’s attack and the effects of its shocks on both prey and would-be predators. I was surprised at every turn by the eel’s sophisticated use of electricity and reminded that humankind’s inventions don’t hold a candle to nature’s.  私はそう考えながら,デンキウナギの攻撃のメカニズムと,電撃が獲物とデンキウナギ自体に及ぼす影響を解明する研究を始めた。3年がかりとなったこの取り組みのなか,デンキウナギの非常に精巧な電気利用法を知るたびに私は驚愕し,人間の発明品が自然のそれと比べものにもならないことを思い知った。