Psssst, lerkrabbor, dags att gömma sig för blå krabbor kommer för att äta upp dig! Det är varningen som bytet får från rovdjurens urin när det spetsar med höga koncentrationer av två kemikalier, som forskare har identifierat i en ny studie.

Utöver avkodning av larmutlösare för krabba-äter-krabba, Att identifiera dessa föreningar för första gången öppnar nya dörrar för att förstå hur kemikalier osynligt reglerar det marina djurlivet. Insikter från studien av forskare vid Georgia Institute of Technology skulle en dag kunna bidra till bättre förvaltning av krabba- och ostronfiske, och hjälpa till att specificera vilka föroreningar som stör dem.

I kustkärr, dessa urinlarmkemikalier, trigonellin och homarin, hjälpa till att reglera den ekologiska balansen av vem som äter hur många av vem — och inte bara krabbor.

Blå krabbor, som är ungefär handstora och är tuffa och starka, äta lerkrabbor, som är ungefär lika stora som en silverdollar, och tunnskal. Blå krabbor äter också några ostron, men lerkrabbor äter mycket mer ostron än de gör. När blå krabbor går efter lerkrabbor, lerkrabborna gömmer sig och stannar stilla, så mycket färre ostron äts än vanligt.

Människan är en del av näringskedjan, för, äter ostron samt blå krabbor som kokar upp en ljus orange. Det blå hänvisar till färgen på markeringarna på deras bihang innan de är tillagade. Således, blåkrabbans urinkemikalier påverkar tillgången på fisk och skaldjur för människor, också.

Predator kiss-kiss hemligheter

Att blåkrabburin skrämmer lerkrabbor var redan känt. Lera krabbor ducka och täcka när de exponeras för prover tagna på fältet och i labbet, även om lerkrabborna inte kan se de blå krabborna ännu. Matsmältningsprodukter, eller metaboliter, i blå krabburin utlöser lerkrabbornas reaktion, vilket också gör att de själva slutar leta efter mat.

"Lerkrabbor reagerar starkast när blåkrabbor redan har ätit andra lerkrabbor, sa Julia Kubanek, som ledde studien tillsammans med kollegan Georgia Tech-professor Marc Weissburg. "En förändring i den kemiska balansen i blåkrabburin säger till lerkrabbor att blåkrabbor precis åt sina kusiner, " sa Kubanek.

Att ta reda på de två specifika kemikalierna, trigonellin och homarin, som satte igång larmsystemet, av otaliga kandidatmolekyler, är nytt och har varit en utmanande forskningsprestation.

"Min gissning är att det finns många hundra kemikalier i djurets urin, sa Kubanek, som är professor vid Georgia Techs School of Biological Sciences, i sin School of Chemistry and Biochemistry, och som också är Associate Dean for Research i Georgia Techs College of Sciences.

Forskarna tillämpade teknik och metodik från metabolomik, ett relativt nytt område som huvudsakligen används inom medicinsk forskning för att identifiera små biomolekyler som produceras i ämnesomsättningen och som kan fungera som tidiga varningstecken på sjukdom. Kubanek, Weissburg, och första författaren Remington Poulin publicerade sina resultat veckan den 8 januari, 2017, i journalen Proceedings of the National Academies of Science .

Forskningen finansierades av National Science Foundation.

Peedle i en höstack

Trigonelline har studerats, om än löst, i vissa sjukdomar, och är känd som en av ingredienserna i kaffebönor som, vid stekning, bryts ner till andra föreningar som ger kaffe dess arom. Homarine är väldigt lik trigonelline, och, även om det uppenbarligen är mindre studerat, det är också vanligt.

"Dessa kemikalier finns på många ställen, " sa Kubanek. Men att plocka ut dem ur alla kemikalier i blå krabburin för första gången var som att hitta två nålar i en höstack.

Ofta, förr, forskare som försöker begränsa sådana kemikalier har börjat med att separera dem i mödosamma laboratorieprocedurer och sedan testa dem en i taget för att se om någon av dem fungerade. Det fanns en god chans att inte hitta något.

Georgia Tech-forskarna gick efter alla kemikalier på en gång, hela höstacken, med hjälp av masspektrometri och kärnmagnetisk resonansspektroskopi.

"Vi screenade hela den kemiska sammansättningen av varje prov på en gång, ", sa Kubanek. "Vi analyserade massor av prover för att fiska upp kemiska kandidater."

Krabbor är "gående näsor"

Forskarna upptäckte toppar i ett dussin metaboliter efter att blå krabbor ätit lerkrabbor. De testade de där kisskemikalierna som spetsade på lerkrabborna, och trigonellin och homarin fick dem tydligt att huka sig.

"Trigonelline skrämmer lerkrabborna lite mer, " sa Kubanek.

Mer specifikt, höga koncentrationer av någon av de två gjorde susen. "Det är tydligt att det fanns ett dosberoende svar, sa Weissburg, som är professor vid Georgia Techs School of Biological Sciences. "Lerkrabbor har utvecklats för att finslipa den förhöjda dosen."

"De flesta kräftdjur går näsor, " sa Weissburg. "De upptäcker kemikalier med sensorer på klorna, antenner och även gångbenen. Föreningarna vi isolerade är ganska enkla, vilket tyder på att de lätt kan upptäckas på en mängd olika platser på en krabba. Denna redundans är bra eftersom den ökar sannolikheten att lerkrabborna får budskapet och inte blir uppätna."

Ekologiska och fiskeeffekter

Evolutionen bevarade lerkrabborna med anka-och-täcke-reaktionen på de två kemikalierna, vilket också påverkade den ekologiska balansen, delvis genom att trycka på blå krabbor att leta efter mer av sin mat någon annanstans. Men det påverkade andra djurpopulationer också.

"Dessa kemikalier är häpnadsväckande viktiga, " sa Weissburg. "Doften från en blå krabba påverkar potentiellt ett stort antal lerkrabbor, som alla slutar äta ostron, och det hjälper till att bevara ostronpopulationerna."

Allt detta påverkar också matkällor för marina fåglar och däggdjur:Bara genom effekterna av två kemikalier, och det finns så många fler kemiska signaler runt omkring. "Det är svårt för oss att uppskatta rikedomen i detta kemiska landskap, sa Weissburg.

När forskare lär sig mer, Att påverka dessa system kan bli användbart för ekologer och fiskeindustrin.

"Vi kanske till och med kan använda dessa kemikalier för att kontrollera ostronkonsumtionen av rovdjur för att hjälpa till att bevara dessa livsmiljöer, som är kritiska, eller för att hjälpa ostronodlare. Det blir viktigt i Georgiens fiske, sa Weissburg.

Föroreningar i bekämpningsmedel och herbicider är kända för att störa flodmynningarnas ekologi. "Det blir mycket lättare att testa hur starkt detta är genom att känna till specifika ekologiska kemikalier, sa Weissburg.

Rädsla-o-mone små molekyler

Förresten, trigonellin och homarin är inte feromoner.

"Feromoner är signalmolekyler som har en funktion inom samma art, gillar att locka kompisar, "Sa Kubanek. "Och blå krabbor och lerkrabbor är inte samma art."

"I detta fall, lerkrabborna har utvecklats till att kemiskt tjuvlyssna på blåkrabbornas kiss. Du kan kalla trigonelline och homarin rädsla-inducerande signaler."

Identifiera sådana metaboliter, även kallade små molekyler, och deras effekter är det senaste kapitlet i att konstruera katalogen över livsmolekyler. "Alla känner till det mänskliga genomprojektet, identifiering av genom; sedan kom transkriptomer (molekyler som transkriberar gener), ", sa Kubanek. "Nu är vi ganska långt framme med proteomik (identifiering av proteiner), men vi håller just nu på att ta reda på metabolomer."