hyvin yksinkertaistetussa versiossa järvistä löytyvästä ravintoketjusta mikrolevät syövät vesikirput eli vesikirput, joita puolestaan syövät kalat. Mutta asiat mutkistuvat hyvin nopeasti, jos niitä havainnoidaan tarkemmin. Levät vapauttavat myrkkyjä puolustautuakseen ja muodostavat pitkiä ketjuja saalistajien välttämiseksi (Van Donk et al., 2011), kun taas vesikirput voivat muuttaa muotoaan tai liikkua välttääkseen joutumasta kalojen syömäksi.
yksi tapa, jolla vesikirput ja muut eläinplanktonin jäsenet välttävät petoja, on siirtyminen järven eri syvyyksiin vuorokaudenajasta riippuen. Jos ympäröivässä vedessä on kaloja, vesikirput siirtyvät päivällä tummemmille ja syvemmille alueille, jotta kalat eivät näe niitä (Kuva 1), ja siirtyvät yöllä vesipatsaan Ylempiin kerroksiin, joissa mikrolevät elävät. Jos lähistöllä ei ole paljon kaloja, vesikirput pysyvät lähellä pintaa myös päivisin (Lampert, 1989).
vesikirput muuttavat käyttäytymistään, jos niissä on kaloja.
vasemmalla: päivisin vesikirput vaeltavat järven syvemmille, tummemmille alueille, jos ne havaitsevat kalojen vapauttamia kemiallisia signaaleja, joita kutsutaan kairomoneiksi (ei näy). Keskellä: yöllä, kun kalat eivät näe niitä, vesikirput siirtyvät veden lähelle pintaa syömään siellä runsaasti olevia mikroleviä (vihreitä ympyröitä). Oikealla: kun kaloja ei ole, kairomoneja ei ole havaittavissa, ja vesikirput pysyvät lähellä pintaa yötä päivää.
saalislajien on tasapainotettava resurssinsa huolellisesti. Petojen turha välttely maksaa energiaa ja voi rajoittaa ravinnonsaantia – Vesikirpun syömät mikrolevät eivät elä järven pimeissä syvyyksissä – mutta petoeläimen kohtaaminen vahingossa voi olla kohtalokasta. Tämän vuoksi jotkin lajit ovat sopeutuneet havaitsemaan petoeläinten vapauttamia kemikaaleja. Useiden näiden kemikaalien, joita kutsutaan kairomoneiksi, tunnistaminen on avannut uusia tutkimusalueita vesiekologiassa, luonnonsuojelussa ja vesiviljelyssä (Yasumoto et al., 2005; Selander ym., 2015; Weiss ym., 2018).
dielin pystymuuttoa aiheuttavan kairomonin, joka tunnetaan myös nimellä ”kalatekijä”, etsintä on jatkunut vuosikymmeniä, ja matkalla on ollut näyttäviä epäonnistumisia ja väärintulkintoja (Katso Pohnert and von Elert, 2000). Lukuisat esteet ovat vaikeuttaneet etsintää: kalatekijää esiintyy pieninä pitoisuuksina järvivedessä, ja biotestikokeet, joilla se voitaisiin tunnistaa, ovat ongelmallisia, koska vesikirpun pystysuuntaista liikettä on vaikea seurata laboratorio-olosuhteissa. Nyt Elife-lehdessä Meike Hahn, Christoph Effertz, Laurent Bigler ja Eric von Elert kertovat tämän kairomonin henkilöllisyyden (Hahn et al., 2019).
Hahn ym. – jotka toimivat Kölnin yliopistossa ja Zürichin yliopistossa – käyttivät biotestillä ohjattua fraktiointimenetelmää tunnistaakseen kalatekijän. Korkean erotuskyvyn Nestekromatografiaksi kutsutun tekniikan ansiosta vesi, jossa kaloja oli aiemmin inkuboitu, voitiin erottaa ”fraktioiksi”, joissa kussakin oli osajoukko kemikaaleja. Tutkittaessa kunkin vesikirpun vaikutusta Vesikirpun muuttokäyttäytymiseen havaittiin yksi, joka aiheutti dielin pystysuuntaisen vaelluksen, vaikka kaloja ei ollut. Hahn ym. aktiivinen kemikaali on 5α-syprinolisulfaatti. Tämän yhdisteen vain pikomolaarisia pitoisuuksia löytyy kalojen asuttamasta vedestä, mutta jo nämä pienet pitoisuudet riittävät muuttamaan Vesikirpun muuttokäyttäytymistä.
koska kairomonien vapautuminen asettaa petolajin epäedulliseen asemaan, saalislaji voi luottaa niihin vain, jos saalistaja ei pysty pysäyttämään molekyylin tuotantoa. Tämä koskee 5α-syprinolisulfaattia, joka on sappihappo, jolla on olennainen rooli ravintorasvojen sulattamisessa (Hofmann ym., 2010). Kalat vapauttavat 5α-särkisulfaattia suolestaan, kiduksistaan ja virtsateistään. Koska tämä molekyyli on stabiili myös vedessä, se osoittaa luotettavasti kalojen esiintymisen vesikirpuille.
monien perustutkimukseen vaikuttavien seikkojen lisäksi havainto, että vain pikomolaariset määrät yhdistettä voivat aiheuttaa järvessä laajoja käyttäytymisreaktioita, herättää myös ekotoksikologisia huolenaiheita. Vaikka tutkimme vesiämme metaboliittien varalta, jotka aiheuttavat välitöntä myrkyllisyyttä, jätämme täysin huomiotta sen, että tällaisten erittäin voimakkaiden signalointikemikaalien myrkyttömillä annoksilla voi myös olla merkittävä vaikutus ekosysteemiin. Tämä edellyttää ympäristöseurannassa käytettävien rutiinitoimenpiteiden uutta arviointia.
Kairomonit eivät ole ainoita järvissä asuvien lajien käyttämiä kemiallisia signaaleja. Feromonit (Frenkel ym., 2014), puolustus aineenvaihduntatuotteet ja molekyylit, jotka auttavat lajeja kilpailemaan keskenään, edistävät myös monimutkaisia signalointimekanismeja vesiekosysteemeissä (Berry et al., 2008). Voimme päätellä, että nämä ympäristöt ovat todella monimuotoisen kemiallisen maiseman muovaamia, elämän kielen, jota vasta alamme ymmärtää.
