Wie Wasserflöhe ihre Fressfeinde aufspüren

(openPR) Die Forschenden arbeiteten mit drei Daphnien-Arten, die nicht nur von unterschiedlichen Fressfeinden bedroht werden, sondern deren Räuber auch verschiedene chemische Signale aussenden und so unterschiedliche Verteidigungsreaktionen auslösen. Daphnia magna wird in Anwesenheit der Urzeitkrebse Triops kugelrund; Daphnia longicephala macht sich durch einen vergrößerten Kopf weniger handhabbar für Rückenschwimmer; und Daphnia lumholtzi lässt sich verlängerte Kopfdornen und Schwanz-Stachel zur Verteidigung gegen Stichlinge wachsen.

Dass die Räuber chemische Signale aussenden, die sogenannten Kairomone, war bereits bekannt. Unklar war jedoch, welche Rezeptoren die Daphnien nutzen, um die Kairomone zu detektieren. Das Bochumer Team hatte sogenannte ionotrope Rezeptoren im Verdacht, bei denen sich durch die Bindung eines Moleküls ein Ionenkanal öffnet.

In Daphnien und auch in anderen Organismen sind diese ionotropen Rezeptoren in Gerüste von Co-Rezeptoren eingebettet, die den Rezeptorkomplex in der Membran verankern und die verschiedenen Untereinheiten funktionell miteinander verbinden. Die Rolle dieser Co-Rezeptoren, genauer gesagt der Untertypen IR25a and IR93a, interessierte die Bochumer Biologinnen und Biologen. Sie schalteten die Expression der beiden Gene gezielt aus, sodass die Daphnien diese Co-Rezeptoren nicht mehr herstellen konnten.

Rezeptor-Produktion unterdrückt

Normalerweise werden die Rezeptorproteine gebildet, indem die entsprechenden Gene im Zellkern abgelesen und als Boten-RNA ins Zellplasma exportiert werden. Hier wird die Boten-RNA in ein Rezeptor-Protein übersetzt, welches schließlich in die Zellmembran, eingebaut wird vor allem in den chemosensorischen Antennen der Daphnien.

Diesen Prozess störte das Team mit der RNA-Interferenz-Methode: Die Forschenden injizierten RNA-Fragmente in die Daphnien. Diese Fragmente lagerten sich an die Boten-RNA an und verhinderten dadurch deren Übersetzung in ein Rezeptor-Protein.

Keine Verteidigungen ohne Co-Rezeptoren

Daphnien, die aufgrund der RNA-Interferenz die Co-Rezeptoren IR25a and IR93a nicht herstellen konnten, bildeten keine Verteidigungen aus – auch wenn sie in Anwesenheit ihrer Fressfeinde aufgewachsen waren. Das äußere Erscheinungsbild der Tiere ohne Co-Rezeptoren sah genauso aus wie das von Kontrolltieren, die nicht zusammen mit Fressfeinden aufgewachsen waren. Dieser Effekt zeigte sich bei allen drei untersuchten Arten. Die beiden unterdrückten Co-Rezeptoren müssen demnach eine Rolle bei der Wahrnehmung der chemischen Signale spielen, welche die Räuber aussenden.

„Wir interessieren uns für die Dynamiken von Räuber-Beute-Interaktionen, weil wir erwarten, dass der Klimawandel Einfluss auf solche Beziehungen haben wird, zum Beispiel indem durch einwandernde Arten neue chemische Signale in das System eingetragen werden“, sagt Linda Weiss. „Wird die chemische Kommunikation gestört, kann das die Wirksamkeit von Verteidigungsreaktionen untergraben und letztendlich Folgen für Fraßraten oder Populationsdynamiken und schließlich Konsequenzen für die Stabilität ganzer Nahrungsnetze im Süßwasser haben.“

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Projekts mit dem Förderkennzeichen DFG WE6019/2-2.

wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Linda Weiss
Global Change Ecology
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 25573
E-Mail:

Originalpublikation:
Annette Graeve, Joshua Huster, Julia Mayweg, Ronja Fiedler, Jana Plaßmann, Deria Görl, Alina Keilmann, Simon Alev, Petra Wahle, Linda C. Weiss: Predator Cue Detection in Daphnia Involves Ionotropic Receptors IR25a and IR93a, in: Proceedings of the Royal Society B, 2026, DOI: 10.1098/rspb.2025.3283, https://royalsocietypublishing.org/rspb/article/293/2070/20253283/481604/Predator-cue-detection-in-Daphnia-involves