em uma versão muito simplificada da cadeia alimentar encontrada em lagos, as microalgas são comidas por pulgas d’água chamadas dáfnias, que por sua vez são comidas por peixes. Mas as coisas ficam complicadas muito rapidamente se observadas com mais detalhes. As algas liberam toxinas para se defender e formam longas cadeias para fugir de predadores (Van Donk et al., 2011), enquanto Daphnia pode mudar de forma ou se mover para evitar ser comido por peixes.
Uma maneira que Dáfnias e outros membros do zooplâncton evitar predadores está movendo-se para diferentes profundidades do lago, dependendo da hora do dia, uma estratégia conhecida como diel migração vertical. Se a água circundante contiver peixes, a dáfnia se move para regiões mais escuras e profundas durante o dia, de modo que os peixes não possam vê – los (Figura 1) e se movem para as camadas superiores da coluna de água – onde vivem as microalgas-à noite. Se não houver muitos peixes nas proximidades, a dáfnia também fica perto da superfície durante o dia (Lampert, 1989).
as pulgas d’água Daphnia mudam seu comportamento se os peixes estiverem presentes.
esquerda: durante o dia, a dáfnia migra para regiões mais profundas e escuras do lago se detectar sinais químicos chamados kairomonas (não mostrados) que são liberados pelos peixes. Meio: à noite, quando os peixes não conseguem vê-los, a dáfnia sobe para a água perto da superfície para comer as microalgas (círculos verdes) que são abundantes lá. Direita: quando nenhum peixe está presente, não há kairomones para detectar, e Daphnia ficar perto da superfície dia e noite.
as espécies de presas devem equilibrar seus recursos com cuidado. Evitar desnecessariamente predadores custa energia e pode restringir o acesso aos alimentos – as microalgas comidas pela dáfnia não vivem nas profundezas escuras do lago – mas acidentalmente encontrar um predador pode ser fatal. Como resultado, algumas espécies se adaptaram para detectar produtos químicos liberados por predadores. A identificação de vários desses produtos químicos, chamados kairomones, abriu novas áreas de pesquisa em ecologia aquática, conservação e aquicultura (Yasumoto et al., 2005; Selander et al., 2015; Weiss et al., 2018).
a busca pela kairomona que induz a migração vertical de diel, também conhecida como ‘fator peixe’, está em andamento há décadas, com falhas espetaculares e interpretações errôneas no caminho (ver Pohnert e von Elert, 2000 para uma discussão). Numerosos obstáculos complicaram a busca: o fator peixe ocorre em baixas concentrações na água do lago, e experimentos de bioensaio que poderiam identificá-lo são problemáticos porque é difícil monitorar o movimento vertical da dáfnia em um ambiente de laboratório. Agora, em eLife, Meike Hahn, Christoph Effertz, Laurent Bigler e Eric von Elert relatam a identidade dessa kairomona (Hahn et al., 2019).
Hahn et al. – que estão sediados na Universidade de Colônia e na Universidade de Zurique – usaram um método de fracionamento guiado por bioensaio para identificar o fator peixe. Uma técnica chamada Cromatografia Líquida de alto desempenho permitiu que a água na qual os peixes haviam sido previamente incubados fosse separada em ‘frações’, cada uma contendo um subconjunto de produtos químicos. Examinar o efeito de cada fração no comportamento migratório da dáfnia revelou um que induziu a migração vertical de diel, embora os peixes não estivessem presentes. Hahn et al. identificou o produto químico ativo como sulfato de 5α-cyprinol. Apenas as concentrações picomolares deste composto são encontradas na água habitada por peixes, mas mesmo essas baixas concentrações são suficientes para alterar o comportamento de migração da dáfnia.Como a liberação de kairomonas coloca as espécies predadoras em desvantagem, uma espécie de presa só pode confiar nelas se o predador não puder interromper a produção da molécula. Este é o caso do sulfato de 5α-cyprinol, que é um ácido biliar que desempenha um papel essencial na digestão de gorduras alimentares (Hofmann et al., 2010). Os peixes liberam sulfato de 5α-cyprinol de seus intestinos, guelras e trato urinário. Como esta molécula também é estável na água, indica de forma confiável a presença de peixes em dáfnia.Além das muitas implicações para a pesquisa básica, a descoberta de que apenas quantidades picomolares de um composto podem desencadear respostas comportamentais generalizadas em um lago também levanta preocupações ecotoxicológicas. Enquanto examinamos nossas águas em busca de metabólitos que causam toxicidade imediata, ignoramos completamente o fato de que doses não tóxicas de produtos químicos de sinalização altamente potentes também podem ter um efeito substancial em um ecossistema. Isso exige uma nova avaliação dos procedimentos de rotina utilizados no monitoramento ambiental.As Kairomonas não são os únicos sinais químicos usados pelas espécies que habitam Lagos. Feromônios (Frenkel et al., 2014), metabólitos de defesa e moléculas que ajudam as espécies a se superarem também contribuem para os intrincados mecanismos de sinalização nos ecossistemas aquáticos (Berry et al., 2008). Podemos concluir que esses ambientes são realmente moldados por uma paisagem química diversificada, uma linguagem da vida que estamos apenas começando a entender.
