生物电的发现讲解

科学家在探索生命奥秘的路途中，下面列出的几位为生物电的发现和证实作出了重要的贡献。值得一提的是，从一个科学家所特有的敏感性和理性，早就有人认识到生命与电的同一性，也就是我们开始倡导的生命的电本质论。

刺激神经肌肉标本的神经干，虽然肉眼看不出变化，却可引起肌肉收缩，这说明刺激神经引起了神经的兴奋，而神经的兴奋是可传播的，传到肌肉引起肌肉兴奋而发生收缩。这种可传播的神经的兴奋生理学称为神经的冲动（impulse）。肌肉收缩是神经冲动的间接表现。神经冲动的直接表现是动作电位（actionpotential）。生理学家研究神经肌肉标本的动作电位已有一百多年的历史，而对生物电的研究还可以追溯到更早的时期。公元前三百多年亚里士多德（Aristotle，公元前384—公元前322）观察到电鳐（Torpedo）在捕食时先对水中动物施加震击，使之麻痹。古希腊古罗马人曾用黑电鳐（Torpedonobiliana）的震击治疗风痛、头痛。但是直到18世纪电学的一些基本规律被发现以后，人们才逐步认识动物放电的性质。1769年E．N．Boncroft指出电鳐和电鲇都能放电，并将它们的放电力与莱顿瓶组的放电力相比较。1772年J．Walsh发现了电鲇放电的部位。不过那时对动物电的认识只限于少数几种电鱼，并不了解其他的动物体内也有电。1791年是一个转折点，这一年LuigiGalvani（1737—1798）出版了他的名著《Commentary》，指出神经具有内在形式的电。1786年Galvani发现，如用两种金属组成的回路把新制备的蛙的神经肌肉连接起来，马上会使肌肉搐搦、抖动。

Galvani根据这一现象认为，蛙体内存在神经电流体，通过神经使肌肉组织像莱顿瓶一样充电，肌肉内外带有不同性质的电荷，可以放电，金属导线只起接通的作用。AlessandroVolta（1745—1827）在1792年成功地重复了Galvani的实验，但他不赞成Galvani的解释。他认为Galvani实验中的电源不是神经肌肉组织，而是由两种金属组成的回路本身，因为在两种不同的金属接触时，产生了人工电。这两位科学巨人的意见针锋相对，引发了一场有意义的学术争论。Volta认为Galvani发现的每种现象都应该用双金属电流来解释，而Galvani则相信自己的每一个例证中的电都是动物组织产生的。他们各自进行实验来检验自己的意见。Volta在Galvani实验的启发下，进行了一系列的实验，建立了金属接触电动势理论，从而发明了后人以他的名字命名的Volta电池，这是人类第一个产生稳定电流的电源。Galvani为了答复Volta的责难，在1794年设计了一个不用任何金属的实验来证明动物电的存在。他和他的侄子Aldini把一条蛙肌直接与相连的神经接触，引起了肌肉收缩。

如果有人告诉你，你的身体带电，你或许会很惊讶吧？其实，电在生物体内普遍存在。生命过程的实质就是电子传递过程，特别是能量转换、神经传导、光合作用、呼吸过程均与此有关。尽管200多年前，生物学家就知道神经冲动能传导电子。但是，在较长的一段时间内，有关生物电的研究并未取得长足的进步直到近几年来才有了一些新的突破。

无处不在的生物电现象

生物电是活组织的主要特性之一。人体某一部位受到刺激后，感觉器官就会产生兴奋。兴奋沿着传入经到达大脑，大脑便根据兴奋传来的信息发出指令；然后传出神经将大脑的指令传给相应的效应器官，从而产生相应的动作。这一过程传递的信息——兴奋，就是生物电。也就是说，感官和大脑之间的刺激反应主要是通过生物电的传导来实现的。事实上，不仅是

神经冲动能传导电子，在人体里进行的几乎每个生理过程都与生物电有关，如心脏跳动、肌肉收缩、大脑思维等。

有些动物具有很强的生物电。比如，生活在非洲尼罗河中的电鲶，在受到惊吓或捕食时能迅速放电，产生400～500伏电压。生活在南美洲亚马孙河里的电鳗，更是一个电击高手。它们若受到惊吓或捕食，能产生300～800伏，甚至1000伏左右的电压，足以电死一头牛，因此赢得了“河中魔王”的称号。

植物体内同样有生物电的存在。最为著名的例子当属含羞草。当人手指碰到含羞草的叶片时，它便羞答答地“垂首低眉”。这是因为当含羞草的叶片受到刺激后，会立即产生电流，电流沿着叶柄传到叶片底座上的球状器官，引起球状器官的活动，而它的活动又带动叶片活动，使得叶片闭合。不久，电流消失，叶片就恢复原状。

此外，还有许多生活在大海深处的.生物，它们能把化学能转化为电能，在黑暗中发出光亮。比如，生活在海洋深处的虾类、鱼类，大约有70％的品种能发光。因此，夜慕降临时，在海洋的一些区域，一盏盏生物灯大放异彩，形成一幕极为壮观的”灯市夜景”。

生物电从哪里来

最早记录生物电现象的是18世纪末的意大利解剖医学家及物理学家路易·伽伐尼。有一次，当他在解剖一只青蛙时，发现当金属刀的刀尖碰到青蛙腿上外露的神经时，蛙腿发生了抽搐现象。于是，伽伐尼创造了术语“动物电”来描述这个现象，并由此认为肌肉活动是由电流或者是神经里的物质引起的。

生物电的科学解释是指生物细胞的静电压，以及在活组织中的电流，如神经和肌肉中的电流。生物细胞用生物电储存代谢能量，用来工作或引发内部的变化，并且相互传导信号。

生物学家认为，组成生物体的每个细胞都像一台微型发电机。一些带有正电荷或者负电荷的离于如钾离子、钙离子、钠离子、氯离子等，分布在细胞膜内外，使得细胞膜外带正电荷，膜内带负电荷。当这些离子流动时就会产生电流，并造成细胞内外电位差。

生物电通常都很微弱，比如，人的心脏跳动时，会产生1-2毫伏的电压，眼睛开闭时，会产生5-6毫伏的电压；读书或思考问题时，大脑会产生0.2-1毫伏的电压。当然，也有不少生物瞬间能产主非常大的电压，如前面提到的电鲶、电鳗等。

正因为通常状态下生物电的电压很低、电流也很弱，所以只有用精密的仪器才能测量到。直到20世纪初，荷兰生理学家威廉·艾因索维才在前人的基础上完善了用来测量生物电的电流计，研制出了第一台实用的心电图仪。

随着科技的发展，现在有了越来越精确地测量生物电的仪器。生物电测量在医学上的广泛应用大大促进了疾病的临床诊断，如用心电图仪测量心电图，用脑电图仪测量脑电图，它们在诊治疾病过程中起到了很重要的作用。