로렌지니의 암풀라

Ampullae of Lorenzini
몇몇 기초적인 물고기 집단에서 발견되는 로렌지니의 암풀라는 피부 속 모공을 감각 구근으로 연결하는 젤리로 채워진 관이다.양 끝 사이의 작은 전위 차이를 감지합니다.

로렌지니(단일 앰풀라)의 앰풀라는 전기장을 검출할 수 있는 감각기관인 전기수용체입니다.그들은 연골어(상어, 가오리, 키마에라)와 갈대어,[1][2] 철갑상어,[1] 폐어 같은 기초 어류의 피부에 점액으로 채워진 모공의 네트워크를 형성합니다.그것들은 초기 척추동물의 기계적 감각적 외측선 기관과 관련이 있고 그것들로부터 진화했다.대부분의 뼈 있는 물고기와 육생 척추동물은 로렌지니의 암풀을 잃었다.

역사

암풀라는 처음에 Marcello Malpighi에 의해 설명되었고 나중에 1679년 이탈리아 의사이자 어류학자 Stefano Lorenzini에 의해 정확한 설명을 제공받았지만, 그들의 기능은 [3]알려지지 않았다.20세기의 전기생리학 실험에서는 온도, 기계적 압력, 그리고 염도에 대한 민감성이 제시되었다.1960년에 앰풀레는 전기장을 [4][5]감지하기 위한 특수 수용 기관으로 확인되었다.칼슘 활성 칼륨 채널에 대한 첫 번째 기술 중 하나는 [6]스케이트에서 로렌지니의 앰풀라에 대한 연구에 기초했습니다.

진화

상세 정보:전기수용 및 전기발생

로렌지니의 암풀라는 초기 척추동물의 기계적 감각적 측면선 장기와 물리적으로 관련지어 진화한다.앰풀라를 이용한 수동 전기수용은 척추동물의 조상적 특성으로, 그들의 마지막 공통 [7]조상에 존재했다는 것을 의미한다.로렌지니의 암풀라는 연골어류(상어, 광선, 키메라), 폐어류, 비히르류, 실라칸스류, 철갑상어류, 노새치류, 물도롱뇽류, 그리고 고래류에 존재한다.로렌지니의 암풀라는 많은 그룹에서 부재에 대한 증거는 불완전하고 [7]만족스럽지 않지만, 뼈 있는 물고기와 네발동물의 진화 초기에 사라진 것으로 보인다.

척추동물
램프리스

Petromyzon marinus.jpg

턱어류

연골어류 White shark (Duane Raver).png

430 mya
경골어류
잎지느러미어류

실라캉스 Coelacanth flipped.png

폐어류 Barramunda coloured.jpg

양서류

(도롱뇽, 케실리안)

다른 네발동물

(분실)
가오리 지느러미 물고기

비히르, 갈치

철갑상어, 패들피시

대부분의 가시가시

(분실)
425 mya
로렌지니의 암풀라

해부학

각 암풀라는 콜라겐 시스의 감각 구근에 있는 여러 신경 섬유와 피부의 모공에 의해 표면으로 열리는 겔로 채워진 관을 포함하는 감각 세포의 다발입니다.겔은 당단백질 기반의 물질로 바닷물과 동일한 저항률과 [8][3][9]반도체와 유사한 전기적 특성을 가지고 있다.

모공은 상어와 가오리의 코와 입 주위 피부에 집중되어 있으며, 앞코막, 바벨, 주순주름,[10] 아랫순주름도 있다.관의 크기는 일반적으로 동물의 신체 크기와 일치하지만 암풀의 수는 동일합니다.로렌지니의 암풀의 관은 구멍이 뚫려 있거나 뚫려 있지 않을 수 있다.비구공관은 외부 유체 이동과 상호 작용하지 않지만 [10]이물질과의 간섭을 방지하는 촉각 수용체 역할을 합니다.

  • Pores of ampullae of Lorenzini in snout of tiger shark

    호랑이상어 코에 있는 로렌지니 앰풀라 모공

  • The electroreceptive ampullae of Lorenzini (red dots) evolved from the mechanosensory lateral line organs (gray lines) of early vertebrates.

    로렌지니(빨간 점)의 전기수용성 암풀은 초기 척추동물의 기계적 감각적 측면선 기관(회색 선)에서 진화했다.

  • Inner view of ampullae of Lorenzini. The bulbs appear as many pale translucent spheres on either side of the midline.

    로렌지니의 앰풀라의 내부 모습.구근은 중간선 양쪽에 옅은 반투명 구면만큼 나타납니다.

전기 수신

상세 정보:전기수용 및 전기발생
로렌지니의 앰풀라가 전장을 검출하는 방법

앰풀레는 물 속의 전계, 또는 더 정확하게는 피부 모공의 전압과 전기 수용체 [11][12][6]세포의 기저부의 전압 사이의 전위차를 감지합니다.

양의 모공 자극은 전기 수용체 세포로부터 오는 신경 활동 속도를 감소시키는 반면, 음의 모공 자극은 속도를 증가시킨다.각 앰풀라는 지지 세포에 의해 분리된 단일 수용체 세포 층을 포함합니다.셀은 끝이 단단한 접합부로 연결되어 있어 셀 사이에 전류가 누출되지 않습니다.수용체 세포의 꼭대기 면은 전압 의존적 칼슘 채널(탈분극 트리거)과 칼슘 활성 칼륨 채널(후 [13]재분극)의 높은 농도를 가진 작은 표면적을 가지고 있다.

관벽은 저항이 매우 높기 때문에 관의 모공과 암풀 사이의 모든 전압 차이는 50미크론 두께의 수용체 상피 전체에 걸쳐 떨어집니다.수용체 세포의 기저막은 저항이 낮기 때문에 대부분의 전압은 문턱에 있는 흥분성 첨예면에 걸쳐 강하된다.수용체 세포를 가로지르는 내부 칼슘 전류는 기저면을 탈분극시켜 큰 활동 잠재력, 탈분극의 파동, 그리고 다시 분극(신경 섬유와 같은)을 일으킨다.이것은 시냅스 전 칼슘 방출과 구심성 신경 섬유에 대한 흥분성 전달물질 방출을 유발합니다.이 섬유들은 검출된 전기장의 크기를 물고기의 [14]뇌에 전달한다.

앰풀라에는 큰 전도성 칼슘 활성 칼륨 채널(BK 채널)이 포함되어 있습니다.상어는 전기수용성 민물고기보다 전기장에 훨씬 더 민감하며, 감도 한계값이 5nV/cm에 달합니다.암풀레 관을 채우는 하이드로겔인 콜라겐 젤리는 유기체에 의해 만들어진 물질 중 가장 높은 양성자 전도 능력을 가지고 있습니다.97%의 물에 황산 케라탄 성분이 함유되어 있으며, 약 1.8mS/[14][11]cm의 전도율을 가지고 있습니다.모든 생물은 근육 수축으로 인해 전기장을 생성한다; 전기수용성 물고기는 [6]먹잇감의 근육 수축으로부터 약한 전기 자극을 받을 수 있다.

톱날 생선은 다른 연골어류보다 물구멍이 많아 전기수용 전문가로 꼽힌다.톱날은 머리, 배쪽과 등쪽, 아가미로 이어지는 등쪽, 그리고 [15]몸 뒤쪽에는 로렌지니의 앰풀라를 가지고 있습니다.

자기 수용

상세정보 : 자기수용

로렌지니의 앰풀라도 지자기 정보를 수신하는 능력에 기여한다.자기장과 전계가 관련되므로 로렌지니의 앰풀에서 전자기 유도를 통한 자기수신이 가능하다.많은 연골어류들은 먹이 보상과 관련하여 인공적으로 생성된 자기장에 반응하여 그들의 능력을 증명한다.자기 수용은 상어와 가오리가 엄격한 이동 패턴을 형성하고 그들의 지리적 [16]위치를 식별하는 능력을 설명할 수 있다.

온도 감지

튜브 안에 있는 점액 같은 물질은 아마도 온도 변화를 동물이 온도 [17]변화를 감지하기 위해 사용할 수 있는 전기 신호로 변환시킬 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

  • Knolenorgan – 몰미리드 어류에서 발견되는 비호몰로지형 전기수용체

언급

  1. ^ a b Roth A, Tscharntke H (October 1976). "Ultrastructure of the ampullary electroreceptors in lungfish and Brachiopterygii". Cell and Tissue Research. 173 (1): 95–108. doi:10.1007/BF00219268. PMID 991235. S2CID 2431185.
  2. ^ Gibbs MA, Northcutt RG (2004). "Development of the lateral line system in the shovelnose sturgeon". Brain, Behavior and Evolution. 64 (2): 70–84. doi:10.1159/000079117. PMID 15205543. S2CID 24967528.
  3. ^ a b Baranes, Avi; Fishelson, Lev (6 January 1999). "Distribution, morphology, and cytology of ampullae of Lorenzini in the Oman shark, Iago omanensis (Triakidae), from the Gulf of Aqaba, Red Sea". The Anatomical Record (251: 417-430). doi:10.1002/(SICI)1097-0185(199808)251:4<417::AID-AR1>3.0.CO;2-P. Retrieved 21 March 2022.
  4. ^ Murray RW (September 1960). "Electrical sensitivity of the ampullae of Lorenzini". Nature. 187 (4741): 957. Bibcode:1960Natur.187..957M. doi:10.1038/187957a0. PMID 13727039.
  5. ^ Murray RW (March 1962). "The response of the ampullae of Lorenzini of elasmobranchs to electrical stimulation". The Journal of Experimental Biology. 39: 119–28. doi:10.1242/jeb.39.1.119. PMID 14477490.
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