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 IMMUNOQUANT: Bessere Krebstherapien als Ziel
19.10.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen
19.10.2018 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

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: Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen

Biotechnologen entschlüsseln Struktur und Funktion von Docking Domänen bei der Biosynthese von Peptid-Wirkstoffen

Mikroorganismen bauen Naturstoffe oft wie am Fließband zusammen. Dabei spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid Synthetasen (NRPS), eine...

Im Focus: Größter Galaxien-Proto-Superhaufen entdeckt

Astronomen enttarnen mit dem ESO Very Large Telescope einen kosmischen Titanen, der im frühen Universum lauert

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Cucciati vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna hat mit dem VIMOS-Instrument am Very Large...

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Natürlich intelligent

19.10.2018 | Veranstaltungen

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ultraleichte und belastbare HighEnd-Kunststoffe ermöglichen den energieeffizienten Verkehr

19.10.2018 | Materialwissenschaften

IMMUNOQUANT: Bessere Krebstherapien als Ziel

19.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Raum für Bildung: Physik völlig schwerelos

19.10.2018 | Bildung Wissenschaft

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics