אמפולות לורנציני

אמפולות לורנציני (אנגלית: Ampullae of Lorenzini) הם איברי חישה מיוחדים הנקראים אלקטרורצפטורים, קולטנים חשמליים, המקשרים למעין רשת נקבוביות בעור המלאות חומר דמוי ג'ל. ידוע כי דגים בעלי איברי חישה אלו הם בעיקר דגי סחוס (כרישים, חתולי ים וכימראים); אולם דווח כי הם נמצאים גם אצל חלק מדגי סחוס גרמיים כגון החדקניים, וגם אצל דגי הראות. דגי כליל גרמיים פיתחו אלקטרורצפטורים מסוג אחר. אמפולות לורנציני תוארו לראשונה על ידי סטפנו לורנציני בשנת 1678.
איברי חישה אלו מסייעים לדגים לחוש שדות חשמליים במים. כל אמפולה מורכבת מתעלה מלאת חומר דמוי ג'ל הנגישה לפני השטח באמצעות נקבוביות בעור ומסתיימת בצביר כיסים קטנים המלאים בג'ל המיוחד. האמפולות לרוב מסודרות בקבוצות בתוך הגוף, כל מקבץ מכיל אמפולות המחוברות לחלקים שונים של העור, אולם בצורה כזו השומרת על סימטריית צידי ימין ושמאל של הגוף. אורך התעלות משתנה מבעל חיים אחד לשני, כאשר אופן פריסת הנקבוביות בעור ייחודית לכל מין. ניתן להבחין בנקבוביות בפשטות כנקודות כהות על העור. הן מספקות לדג חוש שישי המסוגל לאתר שדות אלקטרומגנטיים כמו גם שינויים בטמפרטורה.

היכולת לחוש שדות אלקטרומגנטיים

האמפולות מגלות שדות חשמליים במים, או לייתר דיוק, את השוני במתח החשמלי בנקבוביות העור ובבסיס תאי האלקטרורצפטורים. גירוי חיובי של הנקבוביות יפחית את הפעילות העצבית המגיעה מתאי האלקטרורצפטורים, וגירוי שלילי יגביר את הפעילות העצבית המגיעה מהם.
כרישים עשויים להיות רגישים ביותר לשדות חשמליים יותר מאשר כל בעל חיים, בסף רגישות לאותות נמוכים של עד 5 nV/cm. כלומר 5/1,000,000,000 חלקי הוולט שנמדדה באמפולה באורך של ס"מ בודד. מאחר שכל היצורים החיים מייצרים שדות חשמליים באמצעות כיווץ השרירים, ניתן לדמיין כיצד כריש עשוי ללקט גירויים חשמליים קלושים מכיווץ שרירי בעלי החיים, בייחוד מהטרף. מאידך, ניסויים במכלים הראו כי שדות אלקטרוכימיים הנוצרים מטרף משותק מספיקים כדי לגרות את יצר התקיפה והטריפה של הכרישים וחתולי הים; לכן כיווץ שרירים אינו מחייב כדי למשוך בעלי חיים אלו. כרישים וחתולי ים מסוגלים לאתר טרף המחופר בחול, או לזהות דיפול זרם ישר המדמה את הצורה העיקרית של הטרף המחופר מתחת לחול, כשדות חשמליים.
השדות החשמליים המופקים מזרמים ימיים באוקיינוס הנעים בשדה המגנטי של כדור הארץ הם בשיעור דומה לשדה החשמלי שהכריש וחתול הים מסוגלים לחוש. משמעות הדבר עשויה להיות כי הכרישים וחתולי הים מסוגלים לנווט בשדות החשמליים של הזרמים הימיים, ולהשתמש גם במקורות אחרים של שדות חשמליים באוקיינוס להתמצאות וניווט. בנוסף, השדה החשמלי שגופם יוצר כאשר הם שוחים בשדה המגנטי של כדור הארץ עשוי לאפשר להם לחוש את כיוונם.
מחקרי התנהגות סיפקו עדויות לכך שכרישים מסוגלים לגלות שינויים בשדות הגאומגנטיים. בניסוי מסוים ביצעו בכריש סנפירתן ובפטישן כד-חרטום, התניית תִּגְמוּל מזון בשדה מגנטי מלאכותי. כשתגמול המזון הוסר, הכרישים המשיכו להציג התנהגות בולטת ושונה (שאפיינה תגובה למזון) כאשר השדה החשמלי פעל מאשר היה מכובה.

היכולת לחוש שינויי טמפרטורה

בראשית המאה העשרים, מטרת האמפולות לא הובנה לחלוטין, וניסויים באלקטרופיזיולוגיה שיערו ליכולות חישת טמפרטורה, לחץ מכני וייתכן גם מליחות. רק ב-1960 זיהו בוודאות את האמפולות כאיברי רצפטורים המיועדים לחישת שדות חשמליים. ייתכן והאמפולות מסייעות לכריש לזהות שינויים בטמפרטורת המים. כל אמפולה שופעת בתאי סנסור המכילים סיבי עצב רבים. סיבים אלו סגורים בצינוריות מלאות ג'ל ולהן פתחים ישירים לפני השטח דרך הנקבוביות. ג'ל זה מבוסס חומר גליקופרוטאיני עם מקדם התנגדות של מי הים, ולו יש תכונות הולכה חשמלית זהות לאלו של מוליך למחצה. משערים כי זהו מכניזם שבאמצעותו שינויי טמפרטורה מומרים לאותות חשמליים שהכריש משתמש בהם לזהות את מדרג הטמפרטורה, אולם נתון זה שרוי במחלוקת בספרות המדעית.

דוחה כרישים אלקטרוני

ד"ר גרים צ'רטר ונורמן סטרקי פיתחו את ה-"POD", ראשי תיבות של Protective Oceanic Device שהוא דוחה הכרישים הראשון עבור צוללים. המתקן יוצר שדה אלקטרומגנטי, והצליח לגרום לגירוי תעלות לורנציני של קרחה לבנה ולדחות אותה. כלובי הגנה, שהם המתקן המסורתי המספק הגנה לצוללים, מגושמים ומסורבלים ועלולים לגרום לפציעות הכרישים ואף לתמותה. חפצי מתכת מחוללים שדות חשמליים אשר לעיתים מעוררים תקיפה או גישוש מצד הכרישים כשם שידוע שהם נוהגים כלפי כבלים תת-מימיים, אוניות טרופות, רציפים וכלובי הגנה ממתכת.