躲起來還是被吃掉？那些年尿液教會泥蟹的事
（錦衣Reload＼譯，vicko238、Ent＼校）喂，泥蟹們，藍蟹正在靠近，是時候躲起來以防被吃掉啦！研究者們在一項研究中發現，捕食者尿液里兩種化學物質大幅增加時，獵物會因此得到警告。
喬治亞理工學院實驗室里的泥蟹。圖片來源：Georgia Tech / Alex Draper
第一次精確識別這些化合物，不但意味著知道了螃蟹吃螃蟹的警報信號，還讓人們能用新的方式理解化學物質如何在無形中調節海洋生物。喬治亞理工學院研究者們的這項新發現在未來可能有助於我們對螃蟹、牡蠣漁業區域進行管理，找出干擾海洋生物的污染物。
在沿岸的濕地里，這些尿液中警示性的化學物質——葫蘆巴鹼（trigonelline）和龍蝦肌鹼（homarine）幫助調節了食物鏈中的生態平衡，而且不僅僅只針對螃蟹內部。
藍蟹約有手掌大小，體格強壯；泥蟹約一塊錢硬幣大小，蟹殼很薄，會被前者吃掉。藍蟹會吃一點牡蠣，但泥蟹吃的牡蠣要多得多。當藍蟹捕食泥蟹時，泥蟹就會躲起來保持靜止，這時候被吃掉的牡蠣就會比往常少一些。
人類同樣處在這個食物鏈之中——我們會吃牡蠣，還會把藍蟹煮成明亮的橙色來吃。（藍蟹里的藍，說的是在被煮熟之前藍蟹腳上印記的顏色）。因此，藍蟹尿液的化學物質同樣會影響人們的海鮮可用性。
捕食者噓噓的秘密
藍蟹的尿液可以嚇退泥蟹是早就被人知道的事情。當它們暴露在采自野外或者實驗室的尿液樣本前時，泥蟹會趕緊躲起來，即使它們還沒有看見藍蟹的蹤影。藍蟹尿液中的消化物或者代謝物觸發了泥蟹的反應，而且讓它們停止了自己的捕食行動。
「在藍蟹已經吃過其他泥蟹的時候，泥蟹的反應會非常強烈。」和喬治亞理工學院的同事馬克?韋斯伯格（Marc Weissburg）教授共同領導了本次研究的茱莉亞?庫班克（Julia Kubanek）說，「藍蟹尿液中化學平衡的改變告訴了泥蟹，藍蟹剛剛吃掉了它們的同類。」
葫蘆巴鹼和龍蝦肌鹼是從無數候選分子中新發現的會觸發警報系統的兩種化學物質，這可以算作一項具有挑戰性的研究成果。
庫班克把樣本放入分析儀器內。圖片來源： Georgia Tech / Christopher Moore
「我猜動物的尿液中有成百上千種化學物質。」庫班克說。她是喬治亞理工學院生物科學學院、化學與生物化學系的一名教授，同樣也是喬治亞理工學院科學學院研究副主任。
研究者們將代謝組學（metabolomics）的技術和研究方法用在此次研究上。代謝組學是一個相對較新的領域，主要應用在醫學研究，來識別代謝中可能是疾病早期預警信號的小生物分子。庫班克、韋斯伯格以及本研究的第一作者雷明頓?波林（Remington Poulin）將研究成果發表在了2017年1月8日發行的《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academies of Science）周刊上。
這項研究被美國國家科學基金會（National Science Foundation）所資助。
乾草堆里的尿滴
葫蘆巴鹼確實曾在一些疾病中被研究過，雖然沒這麼透徹。它同時以咖啡豆的成分之一而出名——它在被烘烤、分解為其他成分後能給予咖啡香氣。龍蝦肌鹼和葫蘆巴鹼十分相似，雖然龍蝦肌鹼很少被研究，但同樣很常見。
「這些化學物質見於很多地方。」庫班克說。但是首次把它們從藍蟹尿液里的所有化學物質中挑出來就像在乾草堆里找到兩根針一樣難。
過去研究者們在試圖縮小搜尋範圍的時候，通常會先使用繁重的實驗室程序將化學物質成分分離，然後一一檢測其中的成分來看哪一個會奏效。很多時候，什麼都找不到。
喬治亞理工學院的研究者們這回一次性檢驗了所有化學物質，整個「乾草堆」都在質譜分析和核磁共振光譜分析下無所遁形。
「我們一次性掃描了每個樣本中的全部化學混合物，」庫班克說，「我們為了找出目標化學物分析了非常多的樣本。」
對藍蟹尿液中化學物質做出反應的泥蟹們。圖片來源：Georgia Tech / Alex Draper
螃蟹是「行走的鼻子」
研究者們發現，在藍蟹吃完泥蟹後約有12種代謝物含量大幅上升。他們用這些突然上升的化學物質來試探泥蟹，發現其中的葫蘆巴鹼和龍蝦肌鹼讓泥蟹有了明顯的閃避行為。
「葫蘆巴鹼會讓泥蟹更驚恐一些。」庫班克說。
更具體地說，兩項中任意一項的達到高濃度水平後都能造成這個效果。「很明顯是基於劑量高低的反應，」喬治亞理工學院生物科學學院的教授韋斯伯格說，「泥蟹已經演化到能感知到增高了的劑量。」
「大部分甲殼動物是行走的鼻子，」韋斯伯格說，「它們通過鉗子上、觸角上甚至用來走路的腿上的感覺器官探測化學物質。我們提取出的化合物十分簡單，這表示它可能很容易被一隻螃蟹的各個部位探測出來。這種冗餘是有益的，因為這增加了泥蟹獲得信息從而避免被吃掉的可能性。」
生態環境和漁業的影響
演化讓泥蟹能夠在碰見這兩種化學物質時做出閃躲遮掩的反應從而得到保護，這會影響生態平衡，比如迫使藍蟹去其他地方尋找更多食物。不光如此，其他動物種群也同樣會受到影響。
「這些化學物質非常重要。」韋斯伯格說，「一隻藍蟹的氣味可能會對大量泥蟹造成影響，它們全部都會停止進食牡蠣，從而有助於牡蠣種群的生存。」
這一切同樣會對海洋鳥類和哺乳動物的食物來源產生影響：這僅僅是在兩種化學物質的影響下，而周圍還存在著更多化學信號呢。「我們很難充分領會到這片化學大陸的富饒。」韋斯伯格說。
隨著科學家們研究逐漸深入，影響這些信號系統或許會有助於生態學家和漁業。
「我們甚至可以通過這些化學物質來控制捕食者對牡蠣的消耗從而達到保護棲息地的目的，這點非常關鍵，或者幫助牡蠣養殖者們——這對於喬治亞州的漁業越來越重要。」韋斯伯格說。
我們知道殺蟲劑和除草劑中的污染物會干擾河口的生態系統。「知道了具體的生態化學物質後，會更容易檢測這些干擾有多嚴重。」韋斯伯格說。
「恐懼素」小分子
順便說一句，葫蘆巴鹼和龍蝦肌鹼可不是信息素。
「信息素是同一物種內部的信號分子，它會有一項功能，比如吸引配偶，」庫班克說，「而藍蟹和泥蟹不屬於同一個物種。」
「在這個案例里，泥蟹演化出了破譯藍蟹尿液的化學能力。你也許可以稱葫蘆巴鹼和龍蝦肌鹼為恐懼觸發信號。」
辨認這樣的代謝物，或者說小分子和它們的影響是構建生命分子目錄的最後篇章。「每個人都知道用以辨識基因的人類基因組計劃；隨後轉錄物組（轉錄基因的分子）又來了，」庫班克說，「現在我們在蛋白質組學（辨認蛋白質）的路上已經走了很遠，但是在認識代謝組學的路上，我們才剛剛起步。」
題圖來源：kateleavell.com
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