Chemické signály k sebeobraně perlooček

V sladkovodních společenstvech je rozšířeno využívání chemických látek ke komunikaci mezi druhy. Prostřednictvím chemických látek živočich pozná, že je ohrožen dravcem, a spustí obranný mechanizmus, např. produkuje potomstvo vyzbrojené dlouhými ostrými výběžky. Pro mezidruhové komunikační prostředky přinášející užitek příjemci chemického signálu se vžilo označení kairomony. Už od šedesátých let minulého století se ví, že produkcí nepoživatelného ostnatého potomstva reagují na kairomon dravých vířníků rodu Asplanacha vířníci rodu Brachionus. Teprve v posledních letech se podobná možnost zjišťuje u nejrozšířenějších planktonních býložravců – perlooček rodu Daphnia. Experimenty nasvědčují tomu, že většina jejich obranných mechanizmů je rovněž aktivována kairomony.

obranné strategie

• Zuby jak nože. Potomkům perlooček rodu Daphnia, které žijí v blízkosti dravých larev koreter rodu Chaoborus, narůstají týlní zuby. Zřejmě slouží k obraně proti těmto predátorům. Co pro tuto hypotézu svědčí? Zaprvé perloočkám žijícím ve vodě, kde larvy koreter nikdy nebyly, žádné zuby nenarostou. Zadruhé bývají ozubené jen první dva tři juvenilní instary, na něž si koretery ještě troufnou, a v dalších stadiích (větších rozměrů) jim nepotřebné týlní zuby zmizí (viz obrázek ).

  Podnětem k růstu zubů je tedy nejspíš kairomon spojený s přítomností dravých larev v prostředí. Pro dravou larvu je manipulace s kořistí poměrně obtížná, a tak má nedospělá perloočka obdařená týlními zuby ještě naději, že unikne ze sevření tykadel dříve, než ji larva sežere.

• Hra na schovávanou. Většina perlooček rodu Daphnia žije v nádržích s planktonožravými rybami. Perloočky planktonožravým rybám chutnají, oproti ostatnímu planktonu představují výživné a dobře viditelné sousto, a tak bývají na některých místech úplně vyžrány a nahrazeny menšími druhy korýšů nebo vířníky. Ryba je zpravidla (s výjimkou velmi raného plůdku) proti perloočce velká a rychlá, bojovat s ní nelze. Perloočka tedy volí jinou strategii – schovává se. Docílit toho může dvojím způsobem: buď se rybám vyhne, nebo se zmenší do té míry, že ji ryby přehlédnou.
  1. Od hladiny do hloubky a zpět: Některé druhy rodu Daphnia se za denního světla skrývají v hlubších částech nádrže, kde je málo světla, a v noci putují k hladině, kde nacházejí víc potravy, příznivější teplotu a dostatek rozpuštěného kyslíku. Názory na tento vertikální pohyb nejsou jednotné, ale hypotéza, že jde o obranu proti rybám, převažuje. Zjistilo se sice, že prvotním impulzem k pohybu perlooček k hladině či do hloubky je změna světla, rozsah pohybu je však výrazně větší ve vodě obsahující rybí kairomony. (Tímto kairomonem měla být látka nebílkovinné povahy, která má poměrně nízkou molekulovou hmotnost; je termostabilní, odolná vůči extrémním hodnotám pH a podléhá rychlému mikrobiálnímu rozkladu, podrobněji viz rámeček.) Mezi hustotou ryb a rozsahem pohybu byla dokonce zjištěna přímá úměrnost.
  2. Stanu se menší a ještě menší: Zjistilo se, že zastoupení velkých a malých druhů perlooček rodu Daphnia v nádrži je dáno množstvím přítomných ryb – s nárůstem jejich počtu jsou v důsledku mechanické selekce nahrazovány větší druhy menšími. Obdobná selekce probíhá uvnitř druhů: Mladé samice při první snůšce vajíček jsou menší než samice při snůšce několikáté, tudíž mají větší naději na přežití. Menší samice mají menší vajíčka, a tedy i menší potomstvo, které zas klade menší vajíčka atd. Jedinci v ohrožené populaci se mechanickou selekcí zmenšují.

  Ve stejném smyslu jako mechanická selekce působí kairomony. Změní v organizmu perlooček hospodaření s energií, perloočky začnou více energie vydávat na reprodukci a méně na tělesný růst. Perloočky kultivované ve vodě, v níž předtím byly ryby, dospívají dříve, jsou menší a mají početnější snůšky menších vajíček než kontrolní perloočky nevystavené rybímu kairomonu.

Jazyk chemických signálů

Když chemický signál odezní, vrátí se perloočky k strategii dorůstání do větších velikostí, což jim přináší výhody v potravní soutěži s ostatními planktonními býložravci. Schopnost reagovat na rybí kairomon byla postupně prokázána u několika druhů rodu Daphnia, které se vyskytují v nádržích s rybami, a naopak nebyla prokázána u druhu D. obtusa, který žije v tůňkách a vysychajících loužích, kde ryby žít nemohou. Jestliže se u některého druhu zjistí, že na kairomon reaguje, neznamená to ještě, že reaguje všemi uvedenými způsoby. Některé klony perlooček putují denně do hloubky a zpět k hladině, ale nemění růstové ani reprodukční parametry. Jiné naopak v přítomnosti rybího kairomonu snižují růst těla ve prospěch reprodukce, ale do hloubek se neuchylují.

Rybí kairomony patrně nebudou jediné, které mají vliv na růstové a reprodukční parametry perlooček. V úvahu přicházejí i kairomony bezobratlých predátorů, např. znakoplavek rodu Notonecta. Na objasnění čeká mnoho dalších souvislostí. Přestože účinky rybího kairomonu jsou specifické a přesně cílené z hlediska perlooček (různé klony různě reagují), nebyl dosud zjištěn rybí druh, který by kairomon neuvolňoval (uvolňuje jej i štika, která se živí výhradně rybami, a tedy pro perloočky nepředstavuje nebezpečí). Klíčovým problémem v otázkách chemické komunikace bude chemická identifikace účinných látek. o