Pssst, modder krabben, tijd om je te verstoppen want blauwe krabben komen je opeten! Dat is de waarschuwing die de prooi krijgt van de urine van de roofdieren als het prikt met hoge concentraties van twee chemicaliën, die onderzoekers hebben geïdentificeerd in een nieuwe studie.

Naast het decoderen van krab-et-krab alarm triggers, het voor het eerst opsporen van deze verbindingen opent nieuwe deuren om te begrijpen hoe chemicaliën onzichtbaar zeedieren reguleren. Inzichten uit de studie van onderzoekers van het Georgia Institute of Technology kunnen ooit bijdragen aan een beter beheer van de krab- en oestervisserij, en helpen specificeren welke verontreinigende stoffen hen van streek maken.

In kustmoerassen, deze urinaire alarmchemicaliën, trigonelline en homarine, helpen bij het reguleren van het ecologische evenwicht van wie hoeveel van wie eet - en niet alleen krabben.

Blauwe krabben, die ongeveer handgroot zijn en taai en sterk zijn, eet de modderkrabben, die ongeveer zo groot zijn als een zilveren dollar, en dunschillig. Blauwe krabben eten ook een paar oesters, maar modderkrabben eten veel meer oesters dan zij. Als blauwe krabben achter modderkrabben aan gaan, de modderkrabben verbergen zich en blijven stil, tot nu toe worden er minder oesters gegeten dan normaal.

De mens maakt deel uit van de voedselketen, te, het eten van oesters en blauwe krabben die een fel oranje koken. Het blauw verwijst naar de kleur van de markeringen op hun aanhangsels voordat ze worden gekookt. Dus, de urinaire chemicaliën van de blauwe krab beïnvloeden de beschikbaarheid van zeevruchten voor mensen, ook.

Predator plasgeheimen

Dat blauwe kraburine modderkrabben afschrikt, was al bekend. Modderkrabben bukken en bedekken wanneer ze worden blootgesteld aan monsters die in het veld en in het laboratorium zijn genomen, zelfs als de modderkrabben de blauwe krabben nog niet kunnen zien. Spijsverteringsproducten, of metabolieten, in blauwe krab veroorzaakt urine de reactie van de modderkrabben, waardoor ze ook zelf niet meer op zoek gaan naar voedsel.

"Modderkrabben reageren het sterkst wanneer blauwe krabben al andere modderkrabben hebben gegeten, " zei Julia Kubanek, die samen met collega Georgia Tech-professor Marc Weissburg de studie leidde. "Een verandering in de chemische balans in blauwe kraburine vertelt modderkrabben dat blauwe krabben net hun neven en nichten hebben opgegeten. ' zei Kubanek.

De twee specifieke chemicaliën uitzoeken, trigonelline en homarine, die het alarmsysteem deden afgaan, uit talloze kandidaat-moleculen, is nieuw en is een uitdagende onderzoeksprestatie geweest.

"Mijn gok is dat er vele honderden chemicaliën in de urine van het dier zitten, " zei Kubanek, die een professor is aan de Georgia Tech's School of Biological Sciences, in zijn School of Chemistry and Biochemistry, en die ook Associate Dean for Research is aan het Georgia Tech's College of Sciences.

De onderzoekers pasten technologie en methodologie toe uit metabolomics, een relatief nieuw veld dat voornamelijk in medisch onderzoek wordt gebruikt om kleine biomoleculen te identificeren die in het metabolisme worden geproduceerd en die als vroege waarschuwingssignalen van ziekte kunnen dienen. Kubanek, Weissburg, en eerste auteur Remington Poulin publiceerden hun resultaten in de week van 8 januari, 2017, in het journaal Proceedings van de National Academies of Science .

Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation.

Pesten in een hooiberg

Trigonelline is onderzocht, zij het losjes, bij sommige ziekten, en staat bekend als een van de ingrediënten in koffiebonen die, bij het braden, breekt af in andere verbindingen die koffie zijn aroma geven. Homarine lijkt erg op trigonelline, en, hoewel blijkbaar minder bestudeerd, het is ook gebruikelijk.

"Deze chemicaliën worden op veel plaatsen gevonden, ' zei Kubanek. Maar ze voor het eerst uit al die chemicaliën in blauwe kraburine halen, was als het vinden van twee naalden in een hooiberg.

Vaak, vroeger, onderzoekers die dergelijke chemicaliën proberen te beperken, zijn begonnen door ze te scheiden in zware laboratoriumprocedures en ze vervolgens één voor één te testen om te zien of een van hen werkte. De kans was groot dat er niets zou opduiken.

De Georgia Tech-onderzoekers gingen in één keer achter alle chemicaliën aan, de hele hooiberg, met behulp van massaspectrometrie en kernmagnetische resonantiespectroscopie.

"We hebben de volledige chemische samenstelling van elk monster in één keer gescreend, " zei Kubanek. "We hebben heel veel monsters geanalyseerd om chemische kandidaten uit te vissen."

Krabben zijn 'lopende neuzen'

De onderzoekers ontdekten pieken in ongeveer een dozijn metabolieten nadat blauwe krabben modderkrabben hadden gegeten. Ze hebben die plaschemicaliën getest die op de modderkrabben prikten, en trigonelline en homarine lieten hen duidelijk hurken.

"Trigonelline schrikt de modderkrabben een beetje meer af, ' zei Kubanek.

Specifieker, hoge concentraties van een van de twee deden het. "Het is duidelijk dat er een dosisafhankelijke reactie was, " zei Weissburg, die een professor is aan de Georgia Tech's School of Biological Sciences. "Modderkrabben zijn geëvolueerd om die verhoogde dosis aan te scherpen."

"De meeste schaaldieren zijn lopende neuzen, Zei Weissburg. "Ze detecteren chemicaliën met sensoren op hun klauwen, antennes en zelfs de looppoten. De verbindingen die we hebben geïsoleerd zijn vrij eenvoudig, wat suggereert dat ze gemakkelijk op verschillende plaatsen op een krab kunnen worden gedetecteerd. Deze redundantie is goed omdat het de kans vergroot dat de modderkrabben de boodschap krijgen en niet worden opgegeten."

Ecologische en visserij-effecten

Evolutie bewaarde de modderkrabben met de eend-en-dekreactie op de twee chemicaliën, die ook van invloed waren op het ecologisch evenwicht, gedeeltelijk door blauwe krabben ertoe aan te zetten ergens anders meer van hun voedsel te zoeken. Maar het beïnvloedde ook andere dierenpopulaties.

"Deze chemicaliën zijn enorm belangrijk, " zei Weissburg. "De geur van een blauwe krab beïnvloedt mogelijk een groot aantal modderkrabben, die allemaal stoppen met het eten van oesters, en dat helpt de oesterpopulaties in stand te houden."

Dat alles heeft ook gevolgen voor voedselbronnen voor zeevogels en zoogdieren:alleen al door de effecten van twee chemicaliën, en er zijn zoveel meer chemische signalen in de buurt. "Het is moeilijk voor ons om de rijkdom van dit chemische landschap te waarderen, ' zei Weissburg.

Naarmate wetenschappers meer leren, het beïnvloeden van deze systemen kan nuttig worden voor ecologen en de visserij-industrie.

"Misschien kunnen we deze chemicaliën zelfs gebruiken om de oesterconsumptie door roofdieren te beheersen om deze habitats te helpen behouden, die kritisch zijn, of om oesterkwekers te helpen. Dat wordt belangrijk in de visserij in Georgië, ' zei Weissburg.

Het is bekend dat verontreinigende stoffen in pesticiden en herbiciden de ecologie van estuaria verstoren. "Het zal een stuk gemakkelijker zijn om te testen hoe sterk dit is door specifieke ecologische chemicaliën te kennen, ' zei Weissburg.

Angst-o-mone kleine moleculen

Trouwens, trigonelline en homarine zijn geen feromonen.

"Feromonen zijn signaalmoleculen die een functie hebben binnen dezelfde soort, graag vrienden aantrekken, ' zei Kubanek. 'En blauwe krabben en modderkrabben zijn niet dezelfde soort.'

"In dit geval, de modderkrabben zijn geëvolueerd om chemisch de plas van de blauwe krab af te luisteren. Je zou trigonelline en homarine angstopwekkende signalen kunnen noemen."

Het identificeren van dergelijke metabolieten, ook wel kleine moleculen genoemd, en hun effecten vormen het laatste hoofdstuk in het construeren van de catalogus van levensmoleculen. "Iedereen kent het menselijk genoomproject, het identificeren van genomen; toen kwamen transcriptomen (moleculen die genen transcriberen), " zei Kubanek. "Nu zijn we vrij ver op weg met proteomics (het identificeren van eiwitten), maar we zijn nu pas metabolomen aan het uitzoeken."