i en meget forenklet version af fødekæden, der findes i søer, spises mikroalger af vandlopper kaldet Daphnia, som igen spises af fisk. Men tingene bliver komplicerede meget hurtigt, hvis de observeres mere detaljeret. Alger frigiver toksiner for at forsvare sig og danner lange kæder for at undgå rovdyr (Van Donk et al., 2011), mens Daphnia kan ændre form eller bevæge sig for at undgå at blive spist af fisk.
en måde, hvorpå Daphnia og andre medlemmer af dyreplanktonet undgår rovdyr, er ved at flytte til forskellige dybder af søen afhængigt af tidspunktet på dagen, en strategi kendt som Diel lodret migration. Hvis det omgivende vand indeholder fisk, flytter dafnier til mørkere, dybere områder i løbet af dagen, så fiskene ikke kan se dem (Figur 1) og flytte til de øverste lag af vandkolonnen – hvor mikroalgerne lever – om natten. Hvis der ikke er mange fisk i nærheden, forbliver Daphnia også nær overfladen i løbet af dagen (Lampert, 1989).
Daphnia vandlopper ændrer deres adfærd, hvis fisk er til stede.
venstre: i løbet af dagen vandrer Daphnia til dybere, mørkere områder af søen, hvis de opdager kemiske signaler kaldet kairomoner (ikke vist), der frigives af fisk. Midt: om natten, når fisk ikke kan se dem, bevæger dafnier sig op til vandet nær overfladen for at spise de mikroalger (grønne cirkler), der er rigelige der. Til højre: når der ikke er nogen fisk til stede, er der ingen kairomoner at opdage, og dafnier forbliver nær overfladen dag og nat.
byttearter skal afbalancere deres ressourcer omhyggeligt. Unødigt at undgå rovdyr koster energi og kan begrænse adgangen til mad – mikroalgerne spist af dafnier lever ikke i de mørke dybder af søen – men ved et uheld at støde på et rovdyr kan være fatalt. Som et resultat har nogle arter tilpasset sig til at detektere kemikalier frigivet af rovdyr. Identifikationen af flere af disse kemikalier, kaldet kairomones, har åbnet nye forskningsområder inden for akvatisk økologi, bevarelse og akvakultur (Yasumoto et al., 2005; Selander et al., 2015; Et al., 2018).
søgningen efter kairomonen, der inducerer Diel lodret migration, også kendt som ‘fiskefaktoren’, har været i gang i årtier med spektakulære fiaskoer og fejlagtige fortolkninger undervejs (se Pohnert og von Elert, 2000 for en diskussion). Talrige forhindringer har kompliceret søgningen: fiskefaktoren forekommer i lave koncentrationer i søvand, og bioassayeksperimenter, der kunne identificere det, er problematiske, fordi det er vanskeligt at overvåge den lodrette bevægelse af dafnier i laboratorieindstillinger. Nu, i eLife, Meike Hahn, Christoph Effert, Laurent Bigler og Eric von Elert rapporterer identiteten af denne kairomone (Hahn et al., 2019).
Hahn et al. – der er baseret på University of Cologne og University of Curich-brugte en bioassay-styret fraktioneringsmetode til at identificere fiskefaktoren. En teknik kaldet højtydende væskekromatografi tillod vand, hvor fisk tidligere var blevet inkuberet, at blive adskilt i ‘fraktioner’, der hver indeholdt en delmængde af kemikalier. Undersøgelse af effekten af hver fraktion på dafnias migrationsadfærd afslørede en, der inducerede Diel lodret migration, selvom fisk ikke var til stede. Hahn et al. identificeret det aktive kemikalie som 5-kyprinolsulfat. Kun picomolære koncentrationer af denne forbindelse findes i vand beboet af fisk, men selv disse lave koncentrationer er tilstrækkelige til at ændre dafnias migrationsadfærd.
da frigivelsen af kairomoner placerer rovdyrarter i en ulempe, kan en bytteart kun stole på dem, hvis rovdyret ikke kan lukke produktionen af molekylet. Dette er tilfældet for 5-karprinolsulfat, som er en galdesyre, der spiller en væsentlig rolle i fordøjelsen af diætfedt (Hofmann et al., 2010). Fiskene frigiver 5 Karp-cyprinolsulfat fra deres tarm, gæller og urinveje. Da dette molekyle også er stabilt i vand, indikerer det pålideligt tilstedeværelsen af fisk til dafnier.
udover de mange implikationer for grundforskning rejser konstateringen af, at kun picomolære mængder af en forbindelse kan udløse udbredte adfærdsmæssige reaktioner i en sø, også økotoksikologiske bekymringer. Mens vi undersøger vores farvande for metabolitter, der forårsager øjeblikkelig toksicitet, ignorerer vi fuldstændigt det faktum, at ikke-toksiske doser af sådanne stærkt potente signalkemikalier også kan have en betydelig effekt på et økosystem. Dette kræver en ny evaluering af de rutinemæssige procedurer, der anvendes til miljøovervågning.
Kairomoner er ikke de eneste kemiske signaler, der anvendes af de arter, der bor i søer. Feromoner (Frenkel et al., 2014), forsvarsmetabolitter og molekyler, der hjælper arter med at udkonkurrere hinanden, bidrager også til de indviklede signalmekanismer i akvatiske økosystemer (Berry et al., 2008). Vi kan konkludere, at disse miljøer virkelig er formet af et forskelligt kemisk landskab, et livssprog, som vi kun lige er begyndt at forstå.
