Räuberidentität und die Rolle von chemischer Kommunikation bei Daphnien

• Antragsteller: Professor Eric von Elert, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535780508

Im Wasser hängt die Informationsübertragung weitgehend von chemischen Signalen, den so genannten Infochemikalien, ab. Insbesondere die Fähigkeit, Fressfeinde aus der Ferne durch Infochemikalien (Kairomone) zu erkennen, ermöglicht es, dass sich potenziellen Beutetiere durch adaptive Veränderungen im Verhalten, der Life-History oder der Morphologie schützen. Obwohl diese Induktion von Verteidigungen durch Kairomone im Wasser weit verbreitet ist, ist nur wenig über die chemische Natur der Kairomone bekannt. Kleinkrebse der Gattung Daphnia spielen in Seen und Teichen eine Schlüsselrolle, da sie zu den Hauptkonsumenten planktischer Primärproduzenten gehören und wichtige Beute für höhere trophische Ebenen darstellen. Daphnien sind ein Paradebeispiel für die Induktion von Verteidigungen durch Kairomone. Kairomone von Fischen, den Haupträubern von Daphnien, induzieren bei Daphnien Verteidigungen in Form von vertikaler Migration (DVM) und Veränderungen der Morphologie und der Life-History. Erst kürzlich haben wir das Kairomon, das Vertreter der Fischfamilie Cyprinidae freisetzen und das DVM und morphologische Veränderungen auslöst, als das Gallensalz 5α-Cyprinolsulfat (5α-CPS) identifiziert. 5α-CPS ist jedoch bei anderen Süßwasserfischen nicht vorhanden, obwohl diese bei Daphnien dieselben Verteidigungen induzieren. Dies wirft die Frage auf, welche Substanzen die Kairomone nicht-cyprinider Fischarten sind und wie es erreicht wird, dass unterschiedliche Räuberidentitäten bei Fischen, die sich als unterschiedliche Kairomone manifestieren, zur Induktion identischer Verteidigungen in Daphnien führen. Barschartige (Percidae) sind wichtige und weit verbreitete Räuber von Zooplankton. Barsche synthetisieren kein 5α-CPS, und unsere Vorarbeiten zeigen, dass zwar ein Extrakt aus Inkubationswasser von Barsch DVM und Veränderungen der Life-History und der Morphologie von Daphnien auslöst, dass aber die Galle des Barsches inaktiv ist. Hier schlage ich vor, die Barsch-Kairomone zu identifizieren, die DVM und Veränderungen der Morphologie und der Life-History induzieren. Dazu sollen die Kairomone aus Barsch-Inkubationswasserextrakten aufgereinigt werden. Dies geschieht in mehreren Runden von Bioassay-gekoppelter Fraktionierungen mittels HPLC-MS und anschließender non-targeted Metabolomik. Nach erfolgreicher Identifizierung der Kairomone, soll untersucht werden, ob Daphnien unterschiedlich empfindlich auf verschiedene Fischarten, d. h. auf Cypriniden und Barsche, reagieren. Ferner soll die Hypothese getestet werden, dass Daphnienarten mit kleinerer Körpergröße höhere Kairomon-Schwellenwerte für die Auslösung von DVM haben; dazu sollen die Schwellenkonzentration von 5-α-CPS und des Barsch-Kairomons für Daphnienarten mit unterschiedlichen Körpergrößen ermittelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Carlos Sánchez-Arcos