電在生物體內(nèi)普遍存在，生物學家認為，組成生物體的每個細胞都是一臺微型發(fā)電機。 一、奇妙的生物電現(xiàn)象 公元前300多年亞里士多德觀察到電鰩在捕食時先對水中動物施加震擊，使之麻痹。直到18世紀電學的基本規(guī)律被發(fā)現(xiàn)后，人們才逐步認識到動物放電的性質(zhì)。1758年的一天，英國大科學家卡文迪許，獨自呆在書房里，他拿起一本書翻閱起來。偶然間，他看到關(guān)于古羅馬時代科學文化的書中，記載了2000多年前風行一時的用大黑魚治病的方法。書上說，大黑魚觸到病人的腿時，病人會有發(fā)麻的感覺?？ㄎ牡显S對這個奇怪的現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣。在18世紀初期，隨著電動機和電池的發(fā)明，人們已經(jīng)知道了電?？ㄎ牡显S清楚，當人體接觸電時，就會產(chǎn)生發(fā)麻的感覺。這時，善于思考的他心里很快閃過一個念頭：難道這大黑魚身上帶電? 這個突如其來的想法讓卡文迪許感到很興奮，為了驗證自己的設想，他設法弄到了這種大黑魚，把它埋在潮濕的沙灘里。然后，他在這條魚上面接上一個萊頓瓶，果然，萊頓瓶冒出了火花!就這樣，卡文迪許第一個用科學的方法證明了生物電的存在。 二、生物電的確證實驗 1780年，伽伐尼的兩位學生正在實驗室作動物實驗，伽伐尼親自分解實驗后的青蛙，想找出好點的蛙肉來為長時間患感冒的妻子露西婭多增加一點營養(yǎng)。就在此刻，發(fā)生的兩件事令人驚奇不已。伽伐尼的一名學生在手持手術(shù)刀，接觸到暴露在外的，從脊骨的下端通向青蛙腿部的神經(jīng)的時候，眼前閃過一道電火花。與此同時，蛙腿立即顫動，腿部踢起，如同劇烈的抽搐一般。居然，蛙腿的肌肉全都在收縮，表現(xiàn)為強直性的痙攣。在場的人驚訝了。其中一個學生大叫：“青蛙活了！”驚悚的現(xiàn)象，神奇的特性，伽伐尼震撼了！未知的理論，誘人的挑戰(zhàn)。此等機遇，豈容放過？！在生命的后二十年里，伽伐尼一直在為揭示這一現(xiàn)象的奧秘而努力。 伽伐尼的研究分幾個階段，重復這一實驗；摸索產(chǎn)生蛙腿收縮的條件，包括替代條件；參考外界的質(zhì)疑，重新設計實驗；基于實驗觀察，提出動物電假說。 首先，伽伐尼把這個實驗一再重復，同樣的現(xiàn)象被觀察到了。 伽伐尼注意到，在蛙腿實驗中，肌肉收縮，電火花的出現(xiàn)，相信這些現(xiàn)象是由電而引起。伽伐尼想方設法得到一臺靜電發(fā)生器和一只萊頓瓶，分別用于產(chǎn)生和儲存靜電，想當年，這些可都是高檔且昂貴的實驗儀器。實驗中采用了電刺激，電火花明顯了，蛙腿抽搐強烈了。 伽伐尼分析，金屬接觸蛙腿，和起電機（靜電發(fā)生器）的電火花相碰撞，就是造成蛙腿抽動的原因。他想既然靜電發(fā)生器放電（人工電）能使蛙腿抽動，那么雷電(自然電)是否也會使蛙腿抽動呢？在一個雷電交加的下午，他把實驗搬到屋頂露天陽臺上，當他把蛙腿用銅鉤掛到庭院的鐵欄上時，肌肉照樣收縮，蛙腿抽搐現(xiàn)象仍然出現(xiàn)。雷電能引起肌肉收縮，他想若在晴天沒有雷電時蛙腿是否也會抽動呢？于是他找到了一個密封的房間，也就是沒有“大氣電”了，將蛙腿放在鐵板上，用銅絲接觸它，結(jié)果象以前一樣，蛙腿發(fā)生了痙攣性收縮。這就排除了“大氣電”的可能性。 兩種不同的金屬與蛙腿神經(jīng)和肌肉接觸，蛙腿也能抽動？于是伽伐尼設計了由兩種不同金屬構(gòu)成的金屬弧。金屬弧的一端連著蛙神經(jīng)，另一端連著肌肉，不出所料，蛙腿肌肉依然收縮。由同種金屬構(gòu)成的金屬弧，來接觸蛙腿神經(jīng)和肌肉，蛙腿肌肉還會收縮嗎？答案是肯定的。這一實驗結(jié)果，引發(fā)了伽伐尼更深入的思考。 伽伐尼還想到，兩種不同的金屬接觸蛙腿神經(jīng)和肌肉，蛙腿就會抽動，那么用兩種不同的非金屬來接觸，蛙腿是否也會抽動呢？于是他嘗試用諸如玻璃、松香、橡膠、石頭、干木炭等來代替金屬導體進行實驗，結(jié)果蛙腿并未發(fā)生抽動現(xiàn)象。 固態(tài)的金屬能引起蛙腿反應，液態(tài)的金屬能否？伽伐尼用液態(tài)金屬水銀來接觸，也引起肌肉收縮。 經(jīng)過長達十一年的蛙腿實驗后，伽伐尼的論文《論肌肉運動中的電作用》于1791年首次公開發(fā)表，伽伐尼正式把這種現(xiàn)象稱為生物電現(xiàn)象。在論文中，他公布了蛙腿實驗的步驟、實驗的過程以及實驗的結(jié)果。論文闡述了他關(guān)于“動物電”假說，伽伐尼推斷，這種“動物電”是，在受到刺激后，由大腦分泌出的“流”，正是這種“流”通過神經(jīng)傳導，到達局部位置，激活肌肉功能，產(chǎn)生收縮、抽搐。神經(jīng)是外部電位微小變化的探測器，而動物的組織和流體必然本身是擁有電的，這種動物電不同于閃電這樣的“自然”電，也不同于靜電發(fā)生器產(chǎn)生的“人工”電。 1792年，伏打成功地重復了伽伐尼的實驗，但他不贊成伽伐尼的解釋。他認為伽伐尼實驗中的電源不是神經(jīng)肌肉組織，而是由兩種金屬組成的回路本身所產(chǎn)生的電流。伏打的異議，促使伽伐尼進行更加嚴密地實驗。1794午，伽伐尼和他的侄子把一條蛙肌直接與相連的神經(jīng)相接，引起了肌肉收縮，在這個實驗中沒有使用金屬，它成了證實動物體內(nèi)確實存在動物電的新證據(jù)，從而為一門全新的學科——生物電化學的建立奠定了基礎。 經(jīng)過多年的研究，現(xiàn)已知曉，原來，一個活細胞，不論是興奮狀態(tài)，還是安靜狀態(tài)，它們都不斷地發(fā)生電荷的變化。?