Wie Wasserflöhe ihre Fressfeinde aufspüren

Wasserflöhe, auch Daphnien genannt, sind Verteidigungskünstler. Wenn ihre Räuber in der Nähe leben, verändern sie ihren Körperbau so, dass sie schwerer zu fressen sind.

„Die Räuber senden chemische Signalstoffe aus, die die Daphnien wahrnehmen können“, erklärt Prof. Linda Weiss von der Ruhr-Universität Bochum. Mit ihrem Team identifizierte sie eine Chemorezeptor-Genfamilie, die den Bauplan für die entsprechenden Rezeptoren enthält und somit an der Wahrnehmung der Räuber-Signale beteiligt ist. Eine Gruppe um Dr. Annette Graeve, Joshua Huster und Prof. Weiss beschreibt die Ergebnisse in der Zeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“. Die Studie wurde am 6. Mai 2026 online veröffentlicht.

Drei Daphnien-Arten – drei unterschiedliche Strategien

Die Forschenden arbeiteten mit drei Daphnien-Arten, die nicht nur von unterschiedlichen Fressfeinden bedroht werden, sondern deren Räuber auch verschiedene chemische Signale aussenden und so unterschiedliche Verteidigungsreaktionen auslösen. Daphnia magna wird in Anwesenheit der Urzeitkrebse Triops kugelrund. Daphnia longicephala macht sich durch einen vergrößerten Kopf weniger handhabbar für Rückenschwimmer. Und Daphnia lumholtzi lässt sich verlängerte Kopfdornen und Schwanz-Stachel zur Verteidigung gegen Stichlinge wachsen.

Dass die Räuber chemische Signale aussenden, die sogenannten Kairomone, war bereits bekannt. Unklar war jedoch, welche Rezeptoren die Daphnien nutzen, um die Kairomone zu detektieren. Das Bochumer Team hatte sogenannte ionotrope Rezeptoren im Verdacht, bei denen sich durch die Bindung eines Moleküls ein Ionenkanal öffnet.

In Daphnien und auch in anderen Organismen sind diese ionotropen Rezeptoren in Gerüste von Co-Rezeptoren eingebettet, die den Rezeptorkomplex in der Membran verankern und die verschiedenen Untereinheiten funktionell miteinander verbinden. Die Rolle dieser Co-Rezeptoren, genauer gesagt der Untertypen IR25a and IR93a, interessierte die Bochumer Biologinnen und Biologen. Sie schalteten die Expression der beiden Gene gezielt aus, sodass die Daphnien diese Co-Rezeptoren nicht mehr herstellen konnten.

Rezeptor-Produktion unterdrückt

Normalerweise werden die Rezeptorproteine gebildet, indem die entsprechenden Gene im Zellkern abgelesen und als Boten-RNA ins Zellplasma exportiert werden. Hier wird die Boten-RNA in ein Rezeptor-Protein übersetzt, welches schließlich in die Zellmembran, eingebaut wird vor allem in den chemosensorischen Antennen der Daphnien.

Diesen Prozess störte das Team mit der RNA-Interferenz-Methode. Die Forschenden injizierten RNA-Fragmente in die Daphnien. Diese Fragmente lagerten sich an die Boten-RNA an und verhinderten dadurch deren Übersetzung in ein Rezeptor-Protein.

Keine Verteidigungen ohne Co-Rezeptoren

Daphnien, die aufgrund der RNA-Interferenz die Co-Rezeptoren IR25a and IR93a nicht herstellen konnten, bildeten keine Verteidigungen aus. Auch dann nicht, wenn sie in Anwesenheit ihrer Fressfeinde aufgewachsen waren. Das äußere Erscheinungsbild der Tiere ohne Co-Rezeptoren sah genauso aus wie das von Kontrolltieren, die nicht zusammen mit Fressfeinden aufgewachsen waren. Dieser Effekt zeigte sich bei allen drei untersuchten Arten. Die beiden unterdrückten Co-Rezeptoren müssen demnach eine Rolle bei der Wahrnehmung der chemischen Signale spielen, welche die Räuber aussenden.

„Wir interessieren uns für die Dynamiken von Räuber-Beute-Interaktionen, weil wir erwarten, dass der Klimawandel Einfluss auf solche Beziehungen haben wird, zum Beispiel indem durch einwandernde Arten neue chemische Signale in das System eingetragen werden“, sagt Linda Weiss. „Wird die chemische Kommunikation gestört, kann das die Wirksamkeit von Verteidigungsreaktionen untergraben und letztendlich Folgen für Fraßraten oder Populationsdynamiken und schließlich Konsequenzen für die Stabilität ganzer Nahrungsnetze im Süßwasser haben.“