wordt gevonden in een zeer vereenvoudigde versie van de voedselketen in meren, worden microalgen gegeten door watervlooien, Daphnia genaamd, die op hun beurt door vissen worden gegeten. Maar dingen worden heel snel ingewikkeld als ze in meer detail worden waargenomen. Algen geven toxines vrij om zichzelf te verdedigen en vormen lange ketens om roofdieren te ontwijken (van Donk et al., 2011), terwijl Daphnia van vorm kunnen veranderen of kunnen bewegen om te voorkomen dat ze door vissen worden opgegeten.Eén manier waarop Daphnia en andere leden van het zoöplankton roofdieren vermijden, is door zich naar verschillende diepten van het meer te verplaatsen, afhankelijk van het tijdstip van de dag, een strategie die bekend staat als verticale migratie van diel. Als het omringende water vis bevat, verplaatsen Daphnia ’s overdag naar donkere, diepere gebieden, zodat de vissen ze niet kunnen zien (figuur 1), en’ s nachts naar de bovenste lagen van de waterkolom – waar de microalgen leven–. Als er niet veel vissen in de buurt zijn, blijven Daphnia ook overdag aan de oppervlakte (Lampert, 1989).
Daphnia watervlooien veranderen hun gedrag als er vissen aanwezig zijn.
links: overdag migreren Daphnia naar diepere, donkerdere gebieden van het meer als ze chemische signalen, kairomones genaamd, detecteren (niet getoond) die door vissen worden afgegeven. Midden: ’s nachts, als vissen ze niet kunnen zien, bewegen Daphnia naar het water nabij het oppervlak om de microalgen (groene cirkels) te eten die er overvloedig zijn. Rechts: als er geen vissen aanwezig zijn, zijn er geen kairomones om op te sporen, en Daphnia blijven dag en nacht bij het oppervlak.
Prooisoorten moeten hun grondstoffen zorgvuldig in evenwicht brengen. Onnodig voorkomen van roofdieren kost energie en kan de toegang tot voedsel beperken – de microalgen die door Daphnia worden gegeten, leven niet in de donkere diepten van het meer – maar het per ongeluk tegenkomen van een roofdier kan fataal zijn. Als gevolg daarvan hebben sommige soorten zich aangepast om chemicaliën te detecteren die door roofdieren vrijkomen. De identificatie van verschillende van deze chemische stoffen, genaamd kairomones, heeft nieuwe onderzoeksgebieden geopend op het gebied van Aquatische Ecologie, behoud en aquacultuur (Yasumoto et al., 2005; Selander et al., 2015; Weiss et al., 2018).
de zoektocht naar de kairomon die de verticale migratie van diel veroorzaakt, ook bekend als de ‘fish factor’, is al tientallen jaren aan de gang, met spectaculaire mislukkingen en verkeerde interpretaties onderweg (zie Pohnert en von Elert, 2000 voor een discussie). Tal van obstakels hebben de zoektocht bemoeilijkt: de fish factor komt voor in lage concentraties in het water van meren, en bioassay experimenten die het kunnen identificeren zijn problematisch omdat het moeilijk is om de verticale beweging van Daphnia in een laboratorium te controleren. In eLife melden Meike Hahn, Christoph Effertz, Laurent Bigler en Eric von Elert de identiteit van deze kairomone (Hahn et al., 2019).
Hahn et al. – die zijn gebaseerd op de Universiteit van Keulen en de Universiteit van Zürich – gebruikte een bioassay-geleide fractioneringsmethode om de fish factor te identificeren. Een techniek genaamd hogedrukvloeistofchromatografie maakte het mogelijk om water waarin vissen eerder waren geïncubeerd, te scheiden in’ fracties ‘ die elk een subset chemische stoffen bevatten. Het onderzoeken van het effect van elke fractie op het migratiegedrag van Daphnia toonde een die diel verticale migratie induceerde hoewel er geen vissen aanwezig waren. Hahn et al. identificeerde de actieve chemische stof als 5α-cyprinolsulfaat. Alleen picomolaire concentraties van deze verbinding worden gevonden in water dat door vissen wordt bewoond, maar zelfs deze lage concentraties zijn voldoende om het trekgedrag van Daphnia te veranderen.
aangezien het vrijkomen van kairomones roofdiersoorten in het nadeel brengt, kan een prooisoort alleen op hen vertrouwen als het roofdier de productie van het molecuul niet kan stoppen. Dit is het geval voor 5α-cyprinolsulfaat, een galzuur dat een essentiële rol speelt bij het verteren van dieetvetten (Hofmann et al., 2010). De vissen geven 5α-cyprinolsulfaat vrij uit hun darm, kieuwen en de urinewegen. Aangezien dit molecuul ook stabiel is in water, geeft het op betrouwbare wijze de aanwezigheid van vissen aan Daphnia aan.
naast de vele implicaties voor fundamenteel onderzoek, doet de bevinding dat alleen picomolaire hoeveelheden van een verbinding een wijdverbreide gedragsreactie in een meer kunnen veroorzaken ook ecotoxicologische problemen rijzen. Terwijl we onze wateren onderzoeken naar metabolieten die directe toxiciteit veroorzaken, negeren we volledig het feit dat niet-toxische doses van dergelijke zeer krachtige signalerende chemicaliën ook een substantieel effect kunnen hebben op een ecosysteem. Dit vereist een nieuwe evaluatie van de routinematige procedures voor milieumonitoring.Kairomones zijn niet de enige chemische signalen die worden gebruikt door de soorten die in meren leven. Feromonen (Frenkel et al., 2014), defensiemetabolieten en moleculen die species helpen om elkaar te overtreffen dragen ook bij aan de ingewikkelde signalerende mechanismen in aquatische ecosystemen (Berry et al., 2008). We kunnen concluderen dat deze omgevingen echt worden gevormd door een divers chemisch landschap, een taal van het leven die we nog maar net beginnen te begrijpen.
