Pssst, granchi di fango, È ora di nascondersi perché i granchi blu stanno venendo a mangiarti! Questo è l'avvertimento che la preda riceve dall'urina dei predatori quando contiene alte concentrazioni di due sostanze chimiche, che i ricercatori hanno identificato in un nuovo studio.

Oltre a decodificare i trigger di allarme mangia-granchio, individuare questi composti per la prima volta apre nuove porte alla comprensione di come le sostanze chimiche regolano in modo invisibile la fauna marina. Le intuizioni dello studio dei ricercatori del Georgia Institute of Technology potrebbero un giorno contribuire a una migliore gestione della pesca di granchi e ostriche, e aiutano a specificare quali inquinanti li turbano.

Nelle paludi costiere, queste sostanze chimiche per l'allarme urinario, trigonellina e omarino, aiutano a regolare l'equilibrio ecologico di chi mangia quanti di chi, e non solo i granchi.

granchi blu, che sono grandi quanto una mano e sono duri e forti, mangiare i granchi di fango, che sono circa le dimensioni di un dollaro d'argento, e dal guscio sottile. I granchi blu mangiano anche qualche ostrica, ma i granchi del fango mangiano molte più ostriche di quante ne mangiano. Quando i granchi blu inseguono i granchi di fango, i granchi di fango si nascondono e restano immobili, finora vengono mangiate meno ostriche del solito.

Gli esseri umani fanno parte della catena alimentare, pure, mangiare ostriche e granchi blu che fanno bollire un'arancia brillante. Il blu si riferisce al colore dei segni sulle loro appendici prima che siano cotti. Così, le sostanze chimiche urinarie del granchio blu influenzano la disponibilità di pesce per le persone, anche.

I segreti della pipì dei predatori

Il fatto che l'urina del granchio blu spaventa i granchi di fango era già noto. I granchi del fango si nascondono e si ricoprono quando esposti a campioni prelevati sul campo e in laboratorio, anche se i granchi di fango non possono ancora vedere i granchi blu. prodotti digestivi, o metaboliti, nell'urina del granchio blu innescano la reazione dei granchi di fango, che li fa anche smettere di cercare cibo da soli.

"I granchi di fango reagiscono più fortemente quando i granchi blu hanno già mangiato altri granchi di fango, " ha detto Julia Kubanek, che ha co-diretto lo studio con il collega professore della Georgia Tech Marc Weissburg. "Un cambiamento nell'equilibrio chimico nell'urina del granchio blu dice ai granchi di fango che i granchi blu hanno appena mangiato i loro cugini, " ha detto Kubanek.

Capire le due sostanze chimiche specifiche, trigonellina e omarino, che ha fatto scattare il sistema di allarme, tra una miriade di molecole candidate, è nuovo ed è stato un risultato impegnativo nella ricerca.

"La mia ipotesi è che ci siano molte centinaia di sostanze chimiche nell'urina dell'animale, " disse Kubanek, che è professore alla School of Biological Sciences della Georgia Tech, nella sua Scuola di Chimica e Biochimica, e che è anche Decano Associato per la Ricerca presso il College of Sciences della Georgia Tech.

I ricercatori hanno applicato la tecnologia e la metodologia della metabolomica, un campo relativamente nuovo utilizzato principalmente nella ricerca medica per identificare piccole biomolecole prodotte nel metabolismo che potrebbero fungere da segni premonitori della malattia. Kubanek, Weissburg, e il primo autore Remington Poulin hanno pubblicato i loro risultati la settimana dell'8 gennaio, 2017, nel diario Atti delle Accademie Nazionali delle Scienze .

La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation.

Peeling in un pagliaio

La trigonellina è stata studiata, anche se in modo approssimativo, in alcune malattie, ed è conosciuto come uno degli ingredienti dei chicchi di caffè che, alla tostatura, si scompone in altri composti che conferiscono al caffè il suo aroma. Homarine è molto simile alla trigonellina, e, anche se apparentemente meno studiato, è anche comune.

"Queste sostanze chimiche si trovano in molti luoghi, " ha detto Kubanek. Ma raccoglierli per la prima volta tra tutte quelle sostanze chimiche nell'urina del granchio blu è stato come trovare due aghi in un pagliaio.

Spesso, nel passato, i ricercatori che cercano di restringere tali sostanze chimiche hanno iniziato separandole in procedure di laboratorio ardue e poi testandole una alla volta per vedere se qualcuna di esse funzionava. C'erano buone possibilità di non trovare nulla.

I ricercatori della Georgia Tech si sono occupati di tutte le sostanze chimiche contemporaneamente, tutto il pagliaio, utilizzando la spettrometria di massa e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare.

"Abbiamo vagliato l'intera composizione chimica di ogni campione in una volta, " ha detto Kubanek. "Abbiamo analizzato un sacco di campioni per ripescare candidati chimici".

I granchi sono "nasi che camminano"

I ricercatori hanno scoperto picchi in circa una dozzina di metaboliti dopo che i granchi blu hanno mangiato i granchi di fango. Hanno testato quei prodotti chimici per la pipì che si sono attaccati ai granchi di fango, e la trigonellina e l'omarino li facevano distintamente accovacciare.

"La trigonellina spaventa un po' di più i granchi di fango, " ha detto Kubanek.

Più specificamente, alte concentrazioni di uno dei due hanno funzionato. "È chiaro che c'è stata una risposta dose-dipendente, " disse Weissburg, che è un professore alla School of Biological Sciences della Georgia Tech. "I granchi del fango si sono evoluti per concentrarsi su quella dose elevata".

"La maggior parte dei crostacei ha il naso che cammina, " ha detto Weissburg. " Rilevano sostanze chimiche con sensori sui loro artigli, antenne e persino le gambe che camminano. I composti che abbiamo isolato sono piuttosto semplici, il che suggerisce che potrebbero essere facilmente rilevabili in una varietà di posti su un granchio. Questa ridondanza è buona perché aumenta la probabilità che i granchi di fango ricevano il messaggio e non vengano mangiati".

Effetti ecologici e di pesca

L'evoluzione ha preservato i granchi di fango con la reazione anatra e coperta alle due sostanze chimiche, che ha influito anche sull'equilibrio ecologico, in parte spingendo i granchi blu a cercare altro cibo altrove. Ma ha influenzato anche altre popolazioni animali.

"Queste sostanze chimiche sono incredibilmente importanti, "Ha detto Weissburg. "L'odore di un granchio blu potenzialmente colpisce un gran numero di granchi di fango, che smettono di mangiare ostriche, e questo aiuta a preservare le popolazioni di ostriche".

Tutto ciò ha un impatto anche sulle fonti di cibo per uccelli e mammiferi marini:proprio per gli effetti di due sostanze chimiche, e ci sono tanti altri segnali chimici in giro. "È difficile per noi apprezzare la ricchezza di questo panorama chimico, "Ha detto Weissburg.

Man mano che gli scienziati imparano di più, influenzare questi sistemi potrebbe rivelarsi utile agli ecologisti e all'industria della pesca.

"Potremmo persino essere in grado di utilizzare queste sostanze chimiche per controllare il consumo di ostriche da parte dei predatori per aiutare a preservare questi habitat, che sono critici, o per aiutare gli allevatori di ostriche. Sta diventando importante nella pesca in Georgia, "Ha detto Weissburg.

È noto che gli inquinanti contenuti nei pesticidi e negli erbicidi interferiscono con l'ecologia degli estuari. "Sarà molto più facile testare quanto sia forte conoscendo specifiche sostanze chimiche ecologiche, "Ha detto Weissburg.

Fear-o-mone piccole molecole

A proposito, trigonellina e homarine non sono feromoni.

"I feromoni sono molecole di segnalazione che hanno una funzione all'interno della stessa specie, piace attirare i compagni, " disse Kubanek. "E i granchi blu e i granchi del fango non sono la stessa specie".

"In questo caso, i granchi di fango si sono evoluti per intercettare chimicamente la pipì dei granchi blu. Si potrebbero chiamare segnali che inducono paura trigonellina e omarino".

Identificando tali metaboliti, chiamate anche piccole molecole, ei loro effetti è l'ultimo capitolo nella costruzione del catalogo delle molecole della vita. "Tutti conoscono il progetto del genoma umano, identificare i genomi; poi vennero i trascrittomi (molecole che trascrivono i geni), " ha detto Kubanek. "Ora siamo abbastanza avanti con la proteomica (identificazione di proteine), ma stiamo solo scoprendo i metabolomi".