Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Feuchte Luft steigert Geruchswahrnehmung bei Einsiedlerkrebsen

04.07.2012
Das Riechvermögen der Krebse befindet sich in einem frühen Übergangsstadium zwischen dem Leben im Wasser und auf dem Land.

Max-Planck-Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Geruchsvermögen von Einsiedlerkrebsen im Vergleich zu Fruchtfliegen unterentwickelt ist. Während Fruchtfliegen über einen umfassenden Geruchssinn verfügen, mit dem sie verschiedenste Moleküle in der Luft aufspüren können, erkennen Einsiedlerkrebse nur wenige Duftstoffarten, wie beispielsweise den Geruch von organischen Säuren, Aminen, Aldehyden oder auch Seewasser.


Erwachsener Einsiedlerkrebs der Art Coenobita clypeatus, der sich ein abgelegtes Schneckenhaus zunutze macht: Deutlich zu sehen sind die beiden Antennenpaare. Auf den inneren, nach oben gekrümmten Antennen befinden sich die Geruchssinneszellen. Die Geruchswahrnehmung von Einsiedlerkrebsen ist, verglichen mit Insekten, noch unterentwickelt. Max-Planck-Institut für chemische Ökologie/ Krång

Das in ihren Antennen durch diese Düfte erzeugte elektrische Signal und die dazugehörige Verhaltensreaktion fällt deutlich stärker aus, wenn sich die Geruchsstoffe in feuchter Luft befinden − im Gegensatz zur Fruchtfliege, bei der keinerlei Unterschiede zwischen trockener und feuchter Luft festgestellt wurden. Die Molekularbiologie der Geruchswahrnehmung von Krebsen und Fliegen erlaubt Einblicke in die Evolution des Riechens nach dem Übergang des Lebens vom Wasser zum Land. (Proc. R. Soc. B, Juni 2012)

Krebse und Fliegen

Krebse und Fliegen gehören zu den Gliederfüßern (Arthropoden), die wie viele andere Lebensformen in Urzeiten einen Übergang vom Wasser- zum Landleben vollzogen haben. Die Vorfahren der Familie der Landeinsiedlerkrebse (Coenobitidae) haben diesen Schritt wahrscheinlich vor etwa 20 Millionen Jahren vollzogen, und die heutigen Einsiedlerkrebse leben bis auf das Larvenstadium vollständig auf dem Land. Geruchssignale dienen den Krebsen beispielsweise der gezielten Nahrungssuche. Um Gerüche nicht mehr nur im Wasser, sondern auch an Land wahrnehmen zu können, mussten sich die Sinnesorgane der Gliederfüßer an die neue, trockene Umgebung anpassen. Wie ist die Evolution der Sinneswahrnehmung beim Übergang vom Wasser auf das Land verlaufen?

„Der Einsiedlerkrebs der Art Coenobita clypeatus stellt für die Beantwortung dieser Frage ein geeignetes Versuchsobjekt dar“, so Bill Hansson, Direktor der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. Die Tiere leben in feuchten Regionen am Meer und suchen regelmäßig Wasserquellen auf. Die Weibchen legen Larven im Meer ab, wo sie zu kleinen Krebsen heranwachsen. Sodann kriechen sie in leere Schneckenhäuser und leben an Land. Ihre Nahrung besteht aus Früchten und Pflanzen. Diese Lebensweise ließ vermuten, dass sich der Geruchssinn der Krebse noch in einem Anfangsstadium befindet.

Elektrische Spannung und Verhalten

In einer Reihe von Experimenten testete Anna Sara Krång in einem EU geförderten „Marie-Curie-Projekt“ 140 Geruchssubstanzen unterschiedlichster chemischer Natur, darunter Säuren, Aldehyde, Amine, Alkohole, Ester, Aromaten und Ether. Gemessen wurde die Erregung in den Nervenbahnen der Antennen der Krebse durch einzelne Substanzen. Die dabei erhaltenen „Elektroantennogramme“ zeichnen winzige Spannungsänderungen an der Zellmembran im Mikrovolt-Bereich auf.

In anschließenden Verhaltensexperimenten stellte die Forscherin fest, dass die Tiere bei höherer Luftfeuchte deutlicher und schneller auf die Geruchssignale reagierten. Dies hängt offenbar von der elektrischen Erregbarkeit der Antennen ab: So reagieren die Nervenbahnen drei- bis zehnfach stärker, wenn die Geruchsstoffe bei hoher Luftfeuchte auf die Antennen treffen. Fruchtfliegenantennen dagegen antworten gleichmäßig und unabhängig vom Grad der Luftfeuchte.

Evolution des Geruchssinnes

Die Auswertung der Versuche ergab, dass die Einsiedlerkrebse vornehmlich wasserlösliche, polare Duftstoffe wie Säuren, Aldehyde und Amine, wahrnehmen, denn besonders deren Wirkung kann in feuchter Luft verstärkt werden. Dies lässt vermuten, dass die Krebse über so genannte ionotrope Rezeptoren in ihren Antennen verfügen. Solche Rezeptoren wurden in anderen Krebsarten wie beispielsweise Wasserflöhen (Daphnia pulex) oder Hummern (Homarus americanus) nachgewiesen. Dagegen gibt es im Wasserfloh-Genom keine Gene für die so genannten olfaktorischen Rezeptoren, die in Insekten wie beispielsweise Fruchtfliegen für deren umfangreiches und vor allem empfindliches Geruchssystem verantwortlich sind. Obwohl noch nicht erforscht ist, welche Rezeptor-Gene Einsiedlerkrebse in ihrem Erbgut besitzen, vermuten die Wissenschaftler, dass das Riechen der Krebse nur durch die ursprünglichen, evolutionsbiologisch älteren ionotropen Rezeptoren vermittelt wird. Im Allgemeinen wird angenommen, dass die Vorfahren unserer heutigen Insektenarten den Übertritt vom Meer auf die Kontinente schon in sehr frühen Erdzeitaltern vollzogen haben und deren Geruchssinn inzwischen sehr gut an das Landleben angepasst ist. Landlebende Krebse hingegen können zwar dank einer Art molekularer „Basisausstattung“ ihren Geruchssinn an Land einsetzen, dieser ist jedoch, verglichen mit Insekten, noch unterentwickelt. Deswegen halten sich Einsiedlerkrebse wohl stets in Küstennähe auf: Nicht nur, um einen kurzen Weg zum Meer zurück zu haben, wo sie sich fortpflanzen, sondern vielleicht auch, weil sie sich in der trockenen Luft des Landesinneren nicht mit ihrem beschränkten Geruchssinn ausreichend orientieren können. [JWK]

Originalartikel:

Anna-Sara Krång, Markus Knaden, Kathrin Steck, Bill S. Hansson: Transition from sea to land: olfactory function and constraints in the terrestrial hermit crab Coenobita clypeatus. Proceedings of the Royal Society B, Juni 2012, online first. Doi: 10.1098/rspb.2012.0596.

Weitere Informationen von:
Prof. Dr. Bill S. Hansson, +49 3641 571401, hansson@ice.mpg.de
Bildmaterial:

Angela Overmeyer M.A., +49 3641 57-2110, overmeyer@ice.mpg.de
oder via http://www.ice.mpg.de/ext/735.html

Dr. Jan-Wolfhard Kellmann | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de/ext/735.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse
21.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik