Водяные блохи рода Daphnia обнаруживают с помощью химических веществ, если их хищники, а именно личинки Chaoborus, охотятся поблизости. Если это так, они создают защиту, которая затрудняет их потребление. Сигнальные молекулы, обеспечивающие обнаружение, были идентифицированы биологами и химиками из Рурского университета Бохума, Университета Дуйсбург-Эссен и Университета Бирмингема. Это коктейль веществ, который возникает в процессе пищеварения личинок Chaoborus. Исследователи обсуждают свои выводы в журнале Nature Chemical Biology от 14 ноября 2018 года.
Для исследования группа, возглавляемая Dr. Линда Вайс и профессор Ральф Толлриан из Института экологии, эволюции и биоразнообразия животных в Бохуме сотрудничали с кафедрой неорганической химии I профессора Нильса-Мецлера-Нольте в Бохуме, кафедрой прикладной аналитической химии профессора Оливера Шмитца в Дуйсбурге и доктором Ульфом. Соммер из Бирмингемского университета.
Шейки и шипы против хищников
Дафнии способны отращивать шейные зубы, то есть шипы в области шеи или шипы на экзоскелете, что затрудняет их поедание личинкам Chaoborus. Однако дафния вырабатывает эту защиту только в том случае, если хищник действительно находится поблизости. «Долгое время оставалось загадкой, почему хищники предупреждают об их присутствии с помощью химических веществ, хотя это явно является для них недостатком», - говорит Линда Вайс.
«Еще 40 лет назад исследователи пытались определить вещества, с помощью которых хищники выдают свое присутствие», - описывает Ральф Толлриан, глава Института экологии, эволюции и биоразнообразия животных, изучающий эту тему. с момента его кандидатской диссертации. Но чтобы разгадать тайну, понадобились современные методы, такие как масс-спектрометрия высокого разрешения.
Химические сигналы, вызванные процессами пищеварения
Вместе со своими коллегами Вайс и Толлриан выяснили, что личинки Chaoborus выделяют в воду как минимум пять различных веществ, которые может обнаружить дафния. Вещества играют решающую роль в процессах пищеварения личинок, поскольку они высвобождаются, когда хищник выплевывает обратно неперевариваемые компоненты. «Это объясняет, почему животные не могут остановить выброс химических сигналов», - говорит Толлриан. «Преимущество для личинок, когда вещества являются частью их пищеварительного процесса, больше, чем недостаток, когда жертва выдает свое присутствие».
Вещества, произведенные искусственно
Исследователи, кроме того, разработали вещества в лаборатории, чтобы проверить их действие. Они добавили их к дафниям, выведенным в культуре, и проанализировали выращенную в результате защиту. На искусственно изготовленные вещества дафнии реагировали так же, как и на присутствие поблизости личинок Chaoborus.
В последующих исследованиях исследователи намереваются идентифицировать рецепторы, используемые дафниями для обнаружения сигнальных молекул и расшифровки точного пути передачи сигнала.