【動漫里的生物趣事】皮卡丘為什麼能放電？（從電鰻的角度來分析）

《神奇寶貝》裡面的電屬性的寶可夢特別多，光最常見的就有絕對主角的皮卡丘，以及雷丘、閃電鳥、雷伊布、電龍等等。皮卡丘的絕招「十萬伏特」大家一定印象特別深，因為火箭隊幾乎每集都會被皮卡丘的十萬伏特給電飛。

神奇寶貝中的電屬性寶可夢（http://wiki.52poke.com）

皮卡丘在動畫中的定位是一隻能放電的小老鼠，連它的尾巴也是閃電的形狀。皮卡丘要放電的時候，多數都會集中意念，然後電流從身體擊出，直擊對方。而放電的部位似乎就是皮卡丘臉上的兩個小圓斑。

網上曾經有流傳一張皮卡丘的身體結構圖：在皮卡丘的耳朵上、臉上，以及身體肌肉下面有著大量的放電組織。畫圖的作者甚至還對這些放電細胞是怎麼工作的進行了猜測：皮卡丘可以隨意控制這些細胞中鈉離子的流動，從而產生一個瞬間的電勢差並引起強有力的電流。

皮卡丘的身體結構（Christopher Stollndeviantart）

當然，我們知道神奇寶貝中的很多寶可夢在現實生活都是有原型的。所以今天，我們就來從「十萬伏特」開始說起，看看皮卡丘是如何「借鑒」它們的發電本領的？

其實說起「生物電」，那並不是某種生物的專利，而是所有的細胞生物都會的一種功能。舉個最簡單的例子——我們的神經衝動，就是通過電信號來進行傳導的。在靜息狀態下的神經細胞，由於細胞膜內外的離子濃度不同，呈現出膜內負電荷，膜外正電荷的狀態，也即「內負外正」。當神經的某處受到刺激後，膜上的鈉離子通道開放，鈉離子大量內流，使得膜內的電位「變正」，形成「內正外負」。於是刺激處的電位便於周圍的內外膜電位形成了電位差，便產生了局部電流不斷向外傳播出去，一直傳到神經的末梢。

對於我們人體而言，這些電位產生及變化的幅度不過都是毫伏級，但足以應對神經傳導和肌肉收縮等生理功能。

然而在我們自然界中，有少數種類的海洋生物將這種「生物電」充分的利用了起來，使之成為自己捕食、自衛的工具，它們也可稱之為「電魚」。

這些能對外發出電流的「電魚」最常見的就是電鰻、電鰩、電鯰等，其中又以電鰻的電力最強，最高可達300-800伏特（比起皮卡丘的十萬伏特還是要遜色不少），足以使人擊暈甚至死亡。電鰻屬於硬骨魚中的輻鰭魚綱電鰻目，棲息在南美洲的亞馬遜河及奧里諾科河流域，生性晝伏夜出，以捕食小魚為主。

電鰻（http://wikipedia.org）

電鰩（http://wikipedia.org）

其實早在達爾文當年在貝格爾號的環球旅行中，就曾經研究過電鰻。那時候他對電鰻進行了解剖，發現了這種魚身體的80%空間被三個長得很像肌肉組織的器官所佔據，而這些個器官實際上就是電鰻的發電組織，而它們也正是由肌肉組織所特化而成。

達爾文的貝格爾號環球之旅（http://wikipedia.org）

這些發電組織裡面的發電細胞，它的膜上特化了非常多的離子泵，儘管每個細胞受到刺激後只能產生約150mV的電位變化，但是這些發電細胞卻像是一個個串聯起來的小電池，總共約6000-10000枚肌肉細胞薄片，串聯起來的最高電壓可達數百伏特，在中南美洲的某種電鰻，其發電電壓甚至可以高達800多伏。

電鰻的發電組織（Animal Physiology 4e）

nn不過，電鰻可不會有事沒事就把自己的「八百伏特」拿出來使，因為電量的每一次釋放都需要有一個「儲備」的過程。電鰻平時在進行遊動的時候，會發出一些試探性的雙脈衝或者三脈衝電壓，以探測附近是否有生物存在。如果附近正好有一條可憐的小魚，它可能就會被這個短暫的脈衝電壓「驚得抖了一抖」，然而這馬上就會被電鰻所感知，接下來電鰻就會對小魚的方向使出高頻高壓的脈衝，直至把小魚電得身體麻痹、無法動彈，此時便會只能任由電鰻的擺布，淪為盤中餐了。

電鰻的試探性脈衝與攻擊性脈衝（Kenneth Catania. The shocking predatory strike of thenelectric eel. Science 346 (6214): 1231-1234）

電鰻的試探性脈衝識別活物與死物（Eckert』s Animal Physiology (4th ed.)）

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回到我們的皮卡丘，如果皮卡丘也是遵循著這個發電模式的話，恐怕需要的發電細胞量要更多，每個細胞上的離子泵也要更多，而且這些細胞也應該是像電鰻一樣由肌肉細胞特化並且緊密狀排列以節省更多的空間。

還有一點更加重要的是，電鰻等電魚畢竟生活在河流、海洋等自然水環境中，而這些水的導電性很高（至少比空氣中要高多了），所以電鰻的「八百伏特」才能夠輕易地對外使出。然而皮卡丘是一個陸地寶可夢，它的絕招也多是在陸地環境中使出，所以其身體也必然要有一套防觸電系統來保護自己在產生可以擊穿空氣的高電壓時，不會傷害到自己。

（你說電鰻為什麼不會傷害到自己？有兩個方面的原因：一方面，電鰻身體的脂肪組織對它的整個身體起到了很好的保護和絕緣作用；另一方面，它們生活的水環境本身就是電的相對良導體，電鰻發出的電從尾部的正極出發，由於它整個身體表面絕緣性高，因此只能通過周圍的液體環境，回到頭部的負極。因此，電鰻發出的高壓電並不會流過自己，也就產生不了什麼傷害。）

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其實文章的最後還是想告訴大家，「十萬伏特」太太太高了，光靠生物電真的造不起來，所以皮卡丘真實的產電方式應該是這樣的……