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 Mikroben hinterlassen "Fingerabdrücke" auf Mars-Gestein
17.10.2017 | Universität Wien

nachricht Partnervermittlung mit Konsequenzen
17.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Partnervermittlung mit Konsequenzen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungsnachrichten

3D-Mapping von Räumen mittels Radar

17.10.2017 | Energie und Elektrotechnik