Den elektriska ålen kan vara ett av de mest anmärkningsvärda rovdjuren i hela djurriket.

Detta är slutsatsen av Kenneth Catania, Stevenson-professor i biologiska vetenskaper vid Vanderbilt University, som har ägnat de senaste tre åren åt att studera hur denna tillbakadragna sydamerikanska fisk använder sig av elektriska fält för att navigera genom de leriga vattnen i Amazonas- och Orinocobassängerna där den lever, lokalisera dolda byten och bedöva dem så att de underkastar sig.

Elektriska ålar kan bli mer än två meter långa och väga mer än 20 kilo. Över två tredjedelar av ålens kropp är fylld av specialiserade celler som kallas elektrocyter och som lagrar elektricitet likt små biologiska batterier. När ålen är hotad eller attackerar ett byte, laddas dessa celler ur samtidigt, vilket ger upphov till elektriska urladdningar på minst 600 volt, vilket är fem gånger så mycket som ett amerikanskt vägguttag.

”Historiskt sett har elektriska ålar betraktats som osofistikerade, primitiva varelser som bara har en enda sak att göra: att chockera sitt byte till döds”, säger Catania. ”Men det visar sig att de kan manipulera sina elektriska fält på ett intrikat sätt som ger dem ett antal anmärkningsvärda förmågor.”

En av biologens senaste upptäckter, som rapporteras i numret av den 29 oktober av tidskriften Current Biology, är att ålarna har en speciell manöver som gör det möjligt för dem att fördubbla den elektriska chock de kan ge till särskilt stora eller svåra byten.

Ålens elektriska system förser den i princip med en trådlös elpistol som den använder för att bedöva sina byten. I en studie som publicerades förra året rapporterade Catania att ålen producerar tre olika typer av elektriska urladdningar: lågspänningsimpulser för att känna av sin omgivning, korta sekvenser av två eller tre millisekunder av högspänningsimpulser som avges när ålen jagar och volymer av högspänningsimpulser med hög frekvens när ålen fångar ett byte eller försvarar sig själv. I en serie experiment visade han att de elektriska pulser som ålen producerar inte verkar på själva musklerna utan på de nerver som styr bytets muskler. Detta ger upphov till starka, ofrivilliga muskelsammandragningar.

Det som särskilt fascinerar biologen är att ålens elektriska system ger den vad som i huvudsak är fjärrkontroll över bytets muskler. ”Jag känner inte till något annat djur som bokstavligen kan ta kontroll över ett annat djurs kropp på det här sättet”, säger Catania.

Ålen finjusterar sina zaps för att anpassa dem till bytets storlek

Normalt sett dämpar ålen mindre matfiskar genom att simma in i deras närhet och sedan skjuta dem med en salva av Taser-liknande pulser. Detta orsakar muskelkontraktioner i hela kroppen och förlamar bytet tillfälligt. Om ålen av någon anledning inte omedelbart tar fisken i munnen, återhämtar sig offret vanligtvis och simmar iväg utan några uppenbara skador.

Nyligen upptäckte Catania att ålen hade ett andra angreppssätt när den insåg att den stod inför större, svårare byten som stora kräftor. I detta fall börjar ålen med att bita sitt byte. Sedan ringlar den sin svans runt bytets kropp tills svansen ligger rakt över kroppen från ålens huvud. Då ökar ålen kraftigt hastigheten på sina elektriska högspänningsimpulser.

Detta beteende hade observerats tidigare, men ingen hade erbjudit en förklaring. Catania insåg att manövern för den positiva polen i ålens elektriska organ, som finns i huvudet, i närheten av den negativa polen, som finns i svansen. Genom att föra de två polerna nära varandra, med bytet mellan dem, ökar ålen den elektriska laddning som den levererar till sitt offer, insåg han. Så han utformade några experiment för att mäta denna effekt och fann att den mer än fördubblade styrkan på de elektriska pulser som bytet fick.

Likt de Taser-liknande pulserna verkar de förstärkta urladdningarna på de nerver som styr bytesdjurets muskler. Men Catanias studier visade att den ökade kraften och den höga pulsfrekvensen hade ytterligare en effekt: Den driver bytesdjurens muskler så snabbt och hårt att de drabbas av djupgående muskeltrötthet.

”Bytesdjuren blir helt förlamade”, säger Catania. ”Effekten är jämförbar med att ge en dos av ett förlamningsmedel som curare.”

Ål använder pulser för att söka efter byten i lerigt vatten

Ett annat exempel på hur ålen drar nytta av denna fjärrstyrningsförmåga är dess användning av doublets och triplets – korta sekvenser av två eller tre millisekunders högspänningsimpulser som ålen ger ifrån sig när den jagar.

Det krävdes en längre period av undersökningar och observationer från Catanias sida för att lista ut syftet med dessa signaler. Till slut insåg han att pulserna producerades med exakta frekvenser som framkallar muskelspasmer i hela kroppen.

”Ett av ålens största problem är att överhuvudtaget hitta byten”, säger Catania. ”Deras miljö i Amazonas är fylld av lerigt vatten och alla typer av vegetation som ger fisken många ställen att gömma sig på. Så när ålen glider fram avger den en dubblering eller tripplering. Om det finns en fisk som gömmer sig i närheten kommer dess kropp att krampa och krampen kommer att generera tryckvågor i vattnet. Även om de elektriska ålarna inte kan se särskilt bra är de mycket bra på att upptäcka vattenrörelser. Så detta avslöjar positionen för dess nästa måltid.”

Och de använder zappar för att spåra snabba byten

Catania har också upptäckt att ålen använder sina elektriska högspänningsurladdningar som ett högprecisionsradarsystem som gör att den kan spåra snabba byten.

Ett tag har biologer vetat att elektriska fiskar i allmänhet och elektriska ålar i synnerhet använder ett elektriskt fält med låg spänning för att navigera. I en artikel som publicerades online i Nature Communications den 20 oktober rapporterade Catania att den elektriska ålen har ett andra användningsområde för sitt högspänningselektriska system: att spåra snabba byten.

Ålen behöver ett sätt att hålla reda på var bytet befinner sig efter att det har bedövats. Genom att utforma en serie experiment som hindrade ålarna från att använda andra sensoriska signaler visade Catania att ålarna använde återkoppling från sina högspänningssalvor för att lokalisera sitt byte.

”Denna dubbla användning av högspänningssystemet som både vapen och sensoriskt system visar att ålarnas jaktbeteende är mycket mer sofistikerat än vad vi har trott”, säger Catania.

Catanias forskning finansierades av National Science Foundation grant 1456472, ett John Simon Guggenheim-stipendium och ett Pradel-pris från National Academy of Sciences.