Romantiek in zee

Mosselkreeftjes maken sprookjesachtige verlichting

mosselkreeftje verdedigt zich met licht tegen vis

Met een prachtig lichtspel proberen mannelijke mosselkreeftjes een vrouwtje te lokken. Elke soort heeft zijn eigen showprogramma, met ofwel hele korte flitsen, ofwel lichtjes die seconden lang blijven gloeien. Nicholai Hensley en collega’s onderzochten de chemie daarachter.

Het moet sprookjesachtig mooi zijn: tientallen blauwe lichtjes die dansen in het donkere water van de Caribische Zee. Het schouwspel is weggelegd voor wie aan het begin van de nacht duikt of snorkelt. De lichtkunstenaars zijn mosselkreeftjes van de familie Cypridinidae, kreeftjes van hooguit een paar millimeter groot met een schaal die uit twee kleppen bestaat. Dat lijkt op de schelp van een mossel, vandaar de naam.
Een even treffende benaming is zeevuurvliegjes.
Nicholai Hensley en collega’s verdiepen zich in hun gedrag en in de scheikunde achter het licht.

Slijmbolletjes

Mosselkreeftjes maken licht door slijm uit te stoten met twee stoffen erin, varguline en het enzym c-luciferase. Die stoffen gaan in zeewater een reactie met zuurstof aan waarbij blauw licht vrijkomt.
De mosselkreeftjes gebruiken hun licht op de eerste plaats als verdediging tegen roofvijanden. Als een vis een mosselkreeftje oppakt, produceert die een wolk lichtgevend slijm dat via de kieuwen van de vis naar buiten stroomt. De vis schrikt, en wordt zichtbaar voor zijn eigen roofvijanden. Hij spuugt het hapje maar gauw uit.

Bij de Cyprinidae-mosselkreeftjes die in de Caribische Zee leven gebruiken de mannetjes dezelfde lichtreactie ook op een veel subtielere manier en met een heel ander doel: ze maken lichtgevende slijmbolletjes om een vrouwtje tot paring verleiden. En dat levert de sprookjesachtige taferelen op.

Lijn van lichtjes

De best bekende versierder met lichtreclame is het mosselkreeftje Photeros annecohenae, een van de meest voorkomende soorten voor kust van Belize. In het eerste donkere uur van de nacht, als de zon onder is en ook de maan niet schijnt, geven groepen mannetjes een lichtshow boven zeegrasvelden. Ze moeten zich van hun beste kant laten zien, want er is veel concurrentie om vrouwtjes. De meeste vrouwtjes zijn namelijk niet beschikbaar. Vrouwtjes houden hun bevruchte eitjes een tijdlang in een broedbuidel bij zich, en hebben in die periode geen interesse in het andere geslacht.
Amerikaanse biologen onderzochten de baltsende mannetjes in het lab, bij infrarood licht. Zo’n mannetje zwemt eerst een rondje vlak boven het zeegras en laat dan een stuk of drie slijmbolletjes los die als felle lichtflitsen te zien zijn, waarschijnlijk om de aandacht op zich te vestigen. Vervolgens zwemt hij in een smalle spiraal omhoog en plaatst onderweg met regelmatige tussenpozen iets zwakkere lichtbolletjes in het water. Hij zwemt snel, maar remt steeds even af om een lichtbolletje te maken.
Zo ontstaat een lijn van ongeveer twaalf achtereenvolgens kort opflitsende lichtjes die 60 centimeter lang kan zijn. Als hij boven is, schiet hij terug naar beneden om aan een nieuwe serie te beginnen. Vaak sluiten andere mannetjes zich bij hem aan en laten synchroon hun lichtjes meeflitsen.

Onderscheppen

Vrouwtjes die willen paren beoordelen de mannetjes op hun show. Vindt een vrouwtje een mannetje interessant, dan zwemt ze op hem af zonder zelf licht te maken. Dankzij zijn regelmatige flitspatroon weet zij hem vlak boven zijn laatste lichtflits te treffen. Opzet geslaagd.
Mannetjes proberen ook wel een vrouwtje aan de haak te slaan zonder zelf licht te produceren. Ze onderscheppen dan een vrouwtje dat naar een ander mannetje onderweg is.
Zelf een show beginnen, meeflitsen met een ander of stiekem op een vrouwtje af gaan: een mannetje kan makkelijk schakelen tussen deze opties.

Eigen show

In de Caribische Zee komen ook veel andere soorten Cypridinidae voor, en er leven er meestal een stuk of tien op dezelfde plaats. Omdat elke soorten zijn eigen karakteristieke lichtshow heeft, vindt een vrouwtje makkelijk een partner van de goede soort. De shows verschillen onder meer in het traject dat een mannetje aflegt, het aantal lichtbolletjes dat hij in het water plaatst, de helderheid van het licht, de afstand en het tijdsinterval tussen lichtjes en de tijd dat een lichtje zichtbaar blijft.

Romantisch

Hensley ging na hoe dat verschil in levensduur van de lichtbolletjes ontstaat. Hoewel alle soorten dezelfde chemische reactie uitvoeren om de bolletjes te maken, loopt die duur sterk uiteen: sommige soorten, zoals Photeros annecohenae, maken flitsen die slechts een fractie van een seconde aanhouden, andere maken lichtjes die wel 15 seconden blijven gloeien.
Het blijkt dat het enzym c-luciferase tussen de soorten verschilt, en de ene variant doet de lichtreactie sneller verlopen dan de andere. Dat bepaalt hoe snel een slijmbolletje uitdooft. Daarnaast hangt de duur van de reactie af van de hoeveelheid varguline ten opzichte van de hoeveelheid enzym: hoe meer varguline, hoe langer het duurt voordat het allemaal is omgezet en het licht dooft.

Overigens maken baltsende mannetjes veel minder licht dan een beestje in nood. Romantische sfeerverlichting hoeft niet zo groots en fel te zijn.

Willy van Strien

Foto: Lichtgevende wolk rond een visje dat een mosselkreeftje wilde opeten. De vis zal het mosselkreeftje uitspugen © Trevor Rivers & Nicholai Hensley

De zeerups gebruikt licht als verdedigingsmiddel op een andere manier

Bronnen:
Hensley, N.M., E.A. Ellis, G.A. Gerrish, E. Torres, J.P. Frawley, T.H. Oakley & T.J. Rivers, 2019. Phenotypic evolution shaped by current enzyme function in the bioluminescent courtship signals of sea fireflies. Proceedings of the Royal Society B 286: 20182621. Doi: 10.1098/rspb.2018.2621
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2013. Female ostracods respond to and intercept artificial conspecific male luminescent courtship displays. Behavioral Ecology 24: 877–887. Doi: 10.1093/beheco/art022
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2012. The relative cost of using luminescence for sex and defense: light budgets in cypridinid ostracods. The Journal of Experimental Biology 215, 2860-2868. Doi: 10.1242/jeb.072017
Morin, J.G. & A.C. Cohen, 2010. It’s all about sex: bioluminescent courtship displays, morphological variation and sexual selection in two new genera of Caribbean ostracodes. Journal of Crustacean Biology 30: 56-67. Doi: 10.1651/09-3170.1
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2009. Plasticity of male mating behaviour in a marine bioluminescent ostracod in both time and space. Animal Behaviour 78: 723-734. Doi: 10.1016/j.anbehav.2009.06.020
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2008. Complex sexual courtship displays by luminescent male marine ostracods. The Journal of Experimental Biology 211: 2252-2262. Doi: 10.1242/jeb.011130