Анодная реакция, как известно, начинается при очень высокой напряженности внешнего электрического поля — более 50 мВ на 1 см. Напряженность внешних электрических полей, вызывающих анодную реакцию, в 100—10 000 раз выше напряженности биоэлектрических полей. Почему же более слабые электрические поля не вызывают анодной реакции?
Взаимодействие между сильными внешними электрическими и биоэлектрическими полями рыб действительно существует. Но восприятие их рыбами принципиально иное, чем восприятие слабых полей. В сильных электрических полях реакции рыб по своей природе безусловно-рефлекторны. Слабые электрические поля рыбы могут использовать в целях ориентации и общения.
Как уже отмечалось, из всех известных животных только некоторые виды рыб в ходе эволюции развили способность создавать сильные электрические поля и использовать их в специальных целях. Концевые двигательные пластинки мышц у этих рыб превратились в специализированные электрические генераторы — электрические пластинки.
Интересно, что электрические органы есть как у низших хрящевых рыб (скатов), так и у представителей отрядов и семейств костистых рыб У некоторых костистых и хрящевых рыб имеются также электрические рецепторы и соответствующие анализаторные системы. Однако прямой взаимосвязи в развитии электрических органов и электрических рецепторов не наблюдается Так, у некоторых видов рыб, имеющих электрические органы (электрический сом, звездочеты), нет электрических рецепторов; у других видов, не обладающих морфологически оформленными электрическими органами (некоторые из осетровых, сомовых и акул), такие рецепторы есть.
Каким же образом произошли электрические органы и электрические рецепторы рыб в процессе естественного отбора? Ответить на этот вопрос трудно. Прежде всего, почему электрическими органами обладают только рыбы? Это, казалось бы, можно объяснить их экологией — тем, что рыбы живут в среде, имеющей сравнительно высокую электропроводимость. Но в воде обитают не только рыбы, но и другие водные организмы (например, амфибии и беспозвоночные), у которых таких органов нет. Очевидно, эволюционные механизмы определяются не только условиями окружающей среды, но и предрасположенностью к соответствующей трансформации клеток и тканей.
Однако исходный материал, из которого развились электрические органы,— мышечная ткань — широко представлен в других классах животных. Если мы сравним мышцы рыб и мышцы, например, беспозвоночных и особенно амфибий, то не сможем определить причину, обусловившую преобразование мышечной ткани рыб в электрические органы. Концевые двигательные пластинки рыб, ставшие объектом трансформации, по своему морфологическому строению такие же, как у амфибий и водных беспозвоночных. Правда, мышечные клетки расположены в туловище и хвосте рыб в определенном порядке, благодаря чему их преобразование в серии электропластинок облегчается. Но в других мышцах рыб такое расположение клеток не встречается, хотя электрические органы ската произошли из жаберных мышц, американского звездочета — из глазных.
Единственное отличие мускулатуры рыб от мускулатуры амфибии и водных беспозвоночных — ее развитие (количественный признак). Мышечная ткань у амфибий сравнительно однородна и мало развита, а у водных беспозвоночных — еще менее развита. Образно говоря, у этих организмов отсутствует «лишняя» мышечная ткань, имеющаяся у рыб. Двигательные мышцы рыб выполняют не только двигательную функцию, они участвуют также в обмене веществ. Все сказанное свидетельствует о предрасположенности мышц рыб к генетическим преобразованиям, которой нет ни у беспозвоночных, ни у амфибий.
Рассмотрим происхождение электрических органов. Как уже отмечалось, они имеются и у хрящевых и у костистых рыб.
Если принять степень разнообразия электрических систем в различных группах за критерии длительности их развития, то наиболее древние по происхождению электрические системы имеются у гимнотовидных, затем у мормирообразных и, наконец, у скатов, хотя скаты — наиболее древняя группа среди этих групп. Поэтому можно предположить, что электрические органы скатов являются новообразованием. Кроме того, различен исходный мышечный субстрат, из которого развились электрические органы: у электрических скатов — это мышцы жаберного аппарата, у американского звездочета — глазные, у мормирообразных и обыкновенных скатов — хвостовые, у электрического угря — туловищные.
Как же объяснить это разнообразие в происхождении электрических органов?