Historia de la bioelectricidad

El pez gato eléctrico del Nilo era bien conocido por los antiguos egipcios . ^{[ 2 ]} Se dice que los egipcios usaban la descarga eléctrica que producían para tratar el dolor artrítico . ^{[ 3 ]} Solo usaban peces pequeños, ya que un pez grande podía generar una descarga eléctrica de 300 a 400 voltios. Los egipcios representaron al pez en sus pinturas murales y en otros lugares; ^{[ 2 ]} la primera representación conocida de un pez gato eléctrico se encuentra en una paleta de pizarra del gobernante egipcio predinástico Narmer , alrededor del 3100 a . C. ^{[ 4 ] [ 1 ]}

Aristóteles , Teofrasto y Plinio el Viejo, entre otros autores clásicos, ya conocían los peces eléctricos . Sin embargo, no siempre distinguían entre la raya torpedo marina y el bagre eléctrico de agua dulce. ^{[ 1 ]}

Aristóteles escribió que el pez torpedo aturdía a su presa y era capaz de causar entumecimiento incluso en los seres humanos. ^{[ 5 ]}

Los naturalistas Bertrand Bajon, cirujano militar francés en la Guayana Francesa , y el jesuita Ramón M. Termeyer en la cuenca del Río de la Plata realizaron los primeros experimentos sobre las descargas paralizantes de las anguilas eléctricas en la década de 1760. ^{[ 6 ]} En 1775, el "torpedo" (la raya eléctrica) fue estudiado por John Walsh ; ^{[ 7 ]} ambos peces fueron diseccionados por el cirujano y anatomista John Hunter . ^{[ 7 ] [ 8 ]} Hunter informó a la Royal Society que "Gymnotus Electricus... se parece mucho a una anguila... pero no tiene ninguna de las propiedades específicas de ese pez". ^{[ 8 ]} Observó que había "dos pares de estos órganos [eléctricos], uno más grande [el órgano principal] y uno más pequeño [órgano de Hunter]; uno situado a cada lado", y que ocupaban "quizás... más de un tercio de todo el animal [en volumen]". ^{[ 8 ]} Describió la estructura de los órganos (pilas de electrocitos) como «extremadamente simple y regular, compuesta de dos partes; a saber, tabiques planos o septos , y divisiones transversales entre ellos». Midió los electrocitos y obtuvo un grosor de 1/17 de pulgada (1,5  mm) en el órgano principal y de 1/56 de pulgada (0,5  mm) en el órgano de Hunter. ^{[ 8 ]}

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  El cirujano John Hunter diseccionó una anguila eléctrica en 1775.
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  El "Gymnotus Electricus" de Hunter, anverso y reverso, 1775. La figura ocupó cuatro páginas de su artículo para la Royal Society . ^{[ 8 ]}
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  Sección transversal: C=Músculos de la espalda, H=Órgano principal, I=Órgano de Hunter
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  Disección que muestra los órganos eléctricos dentro del cuerpo. A la derecha, la piel está doblada hacia atrás para revelar el órgano principal situado encima del órgano de Hunter.

También en 1775, el médico y político estadounidense Hugh Williamson , quien había estudiado con Hunter, ^{[ 9 ]} presentó un trabajo titulado "Experimentos y observaciones sobre el Gymnotus Electricus, o anguila eléctrica" ​​en la Royal Society. Informó una serie de experimentos, tales como: "7. Para descubrir si la anguila mataba a esos peces mediante la emisión del mismo fluido [eléctrico] con el que afectó mi mano cuando la toqué, puse mi mano en el agua, a cierta distancia de la anguila; se arrojó otro bagre al agua; la anguila nadó hacia él... [y] le dio una descarga, por la cual instantáneamente levantó el vientre y permaneció inmóvil; en ese mismo instante sentí una sensación en las articulaciones de mis dedos similar a la del experimento 4." y "12. En lugar de poner mi mano en el agua, a cierta distancia de la anguila, como en el experimento anterior, toqué su cola, para no ofenderla, mientras mi asistente tocaba su cabeza con más fuerza; ambos recibimos una fuerte descarga." ^{[ 10 ]}

Los estudios de Williamson, Walsh y Hunter parecen haber influido en el pensamiento de Luigi Galvani y Alessandro Volta , los fundadores de la electrofisiología y la electroquímica . ^{[ 7 ] [ 11 ]}

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  El laboratorio de Luigi Galvani , de De viribus electricitatis in motu musculari ("Sobre las potencias eléctricas en el movimiento muscular")
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  Diagrama de finales de la década de 1780 del experimento de Galvani con patas de rana.
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  Los electrodos tocan una rana y las patas se contraen hacia arriba ^{[ 12 ].}

En 1800, Alexander von Humboldt se unió a un grupo de indígenas que pescaban con caballos, a los que acorralaron hasta el agua. Observó que el golpeteo de los cascos de los caballos hacía que las anguilas eléctricas, de hasta 1,5 metros de largo, salieran del lodo y las incitaba a atacar, emergiendo del agua y usando su electricidad para electrocutar a los caballos. Vio dos caballos aturdidos por las descargas que luego se ahogaron. Las anguilas eléctricas, tras haber dado muchas descargas, "necesitan ahora un largo descanso y abundante alimento para recuperar la energía galvánica perdida", "nadaron tímidamente hasta la orilla del estanque" y fueron capturadas fácilmente con pequeños arpones atados a cuerdas. ^{[ 13 ]}

En 1839, el químico Michael Faraday estudió exhaustivamente las propiedades eléctricas de una anguila eléctrica importada de Surinam . Durante cuatro meses, midió los impulsos eléctricos producidos por el animal presionando paletas y soportes de cobre con formas específicas contra el espécimen. Mediante este método, determinó y cuantificó la dirección y magnitud de la corriente eléctrica, y demostró que los impulsos del animal eran eléctricos al observar chispas y deflexiones en un galvanómetro . Observó que la anguila eléctrica aumentaba la descarga al enroscarse alrededor de su presa, que representaba un diámetro a través de la espiral. Comparó la cantidad de carga eléctrica liberada por el pez con "la electricidad de una batería de Leyden de quince recipientes, que contenía 3500 pulgadas cuadradas de vidrio recubierto por ambos lados, cargada a su máximo grado" ^{[ 14 ].}

El zoólogo alemán Carl Sachs fue enviado a Latinoamérica por el fisiólogo Emil du Bois-Reymond para estudiar la anguila eléctrica; ^{[ 15 ]} llevó consigo un galvanómetro y electrodos para medir la descarga del órgano eléctrico del pez , y usó guantes de goma (" Kautschuck-Handschuhen " ) para poder atrapar al pez sin recibir descargas, para sorpresa de la población local. Publicó su investigación sobre el pez, incluyendo su descubrimiento de lo que ahora se conoce como el órgano de Sachs, en 1877. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

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  Impresión artística de la experiencia de Alexander von Humboldt en 1800 cazando anguilas eléctricas con una manada de caballos, tal como se narra en su Viaje a las regiones equinocciales del Nuevo Continente de 1859 ^{[ 13 ].}
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  Diagrama de Michael Faraday sobre el montaje experimental de su obra "Investigaciones experimentales en electricidad" sobre la anguila eléctrica, 1838. El pez se encuentra en una tina circular de madera en aguas poco profundas. Observó que la descarga más fuerte se obtenía al introducir ambas manos o un par de paletas de cobre en el agua, en las posiciones 1 y 8, es decir, cerca de la cabeza y la cola del pez. ^{[ 14 ]}
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  Ilustración de Carl Sachs sobre su descubrimiento del órgano de Sachs (mostrado en negro en el punto 6) en la anguila eléctrica, con patrones de descarga eléctrica (4, 5, 8), 1877.