Oto dlaczego gleba pachnie tak dobrze po deszczu Nowa Afryka/Shutterstock

Czy zastanawiałeś się kiedyś, co powoduje ten ziemisty zapach, który unosi się po lekkim letnim deszczu? Ten tajemniczy zapach nazwano „petrichor”, a głównym jej składnikiem jest związek organiczny zwany geosminą, który zalega wokół wilgotnej gleby.

Geosmin pochodzi od starożytnego greckiego „geo”, oznaczającego ziemię i „osme”, oznaczającego zapach. Używamy tego zapachu jako składnika perfum i to właśnie nadaje buraczkom ziemisty smak. Geosmin może być również postrzegana jako „nie” smak w wodzie i winie.

Zwierzęta potrafią wykryć geosminę. Na przykład muszki owocowe nie lubią geosminy i unikają wszystkiego, co nią pachnie, prawdopodobnie po to, aby uniknąć skażenia i potencjalnie toksyczna żywność. Ale dlaczego geosmina jest produkowana w glebie? Jako część zespołu naukowców ze Szwecji, Wielkiej Brytanii i Węgier odkryliśmy fascynującą biologię stojącą za tym tajemniczym związkiem.

Oto dlaczego gleba pachnie tak dobrze po deszczu Budowa chemiczna geosminy. Raimundo79/Shutterstock

Pachnie jak (mikrobiologiczny) duch drużyny

Naukowcy od lat 1960. wiedzą, że geosminę tworzą mikroorganizmy w glebie, głównie bakterie o naukowej nazwie Streptomyces. Bakterie te występują obficie w glebie i należą do najlepszych chemików natury, ponieważ wytwarzają szeroką gamę cząsteczek (zwanych wyspecjalizowanymi metabolitami), z których pochodzi wiele antybiotyków. Streptomycetes i ich bliscy krewni tworzą tysiące różnych wyspecjalizowanych metabolitów – prawdziwa skarbnica potencjalnego odkrycia nowych antybiotyków.

Okazuje się, że wszystkie streptomycetes mają gen wytwarzający geosminę, co sugeruje, że pełni ona ważną funkcję. Ale co te bakterie zyskują na produkcji geosminy? To była od dawna tajemnica.


wewnętrzna grafika subskrypcji


Oto dlaczego gleba pachnie tak dobrze po deszczu Bakterie Streptomycete są powszechnie spotykane w glebie i słyną z tego, że są źródłem wielu obecnie stosowanych antybiotyków. Tobiasa Kiesera/John Innes Center, Norwich., Autor pod warunkiem

In nasze ostatnie badanieodkryliśmy, że geosmina jest częścią języka chemicznego we wzajemnie korzystnym związku między relationship Streptomyces bakterie i wiosenne ogony, organizmy owadopodobne, które obficie występują w ziemi.

Odkryliśmy to, pytając, czy mogą istnieć organizmy glebowe, które przyciągałyby zapach Streptomyces. Zanęciliśmy pułapki z koloniami Streptomyces coelicolor i umieścił je na polu. Nasze pułapki chwytały kilka rodzajów organizmów glebowych, w tym pająki i roztocza. Ale uderzające było to, że to skoczogonki wykazywały szczególną preferencję dla pułapek z przynętą wytwarzającą geosminę. Streptomyces.

Wykorzystując konkretny gatunek skoczogonki, Folsomia candida, przetestowaliśmy, jak te stworzenia wyczuwają i reagują na geosminę. Umieściliśmy elektrody na ich maleńkich antenkach (średni rozmiar ciała skoczogonków to około 2 mm) i wykryliśmy, które zapachy je pobudzają.

Oto dlaczego gleba pachnie tak dobrze po deszczu Springtails przetestowano, aby zobaczyć, jak reagują na zapach geosminy. Béla P. Mólnar/Centrum Badań Rolniczych, Węgry., Autor pod warunkiem

Geosmina i pokrewny ziemisty zapach, 2-metyloizoborneol, były wyczuwane przez czułki, które są zasadniczo nosem stworzenia. Badając skoczogonki chodzące w szklanych rurkach w kształcie litery Y, zauważyliśmy, że bardzo preferują ramię pachnące tymi ziemistymi związkami.

Wydaje się, że korzyścią dla zwierząt jest to, że zapachy prowadzą je do źródła pożywienia. Chociaż mikroby emitujące geosminę są często toksyczne dla innych organizmów, które ich unikają, stwierdziliśmy, że nie zaszkodziło to testowanym przez nas skoczogonkom.

Ale jak produkcja tych związków jest korzystna dla bakterii? Streptomycetes zwykle rosną jako grzybnia – sieć długich, rozgałęzionych komórek, które splatają się z glebą, w której rosną. Kiedy skończą się im składniki odżywcze lub warunki w glebie pogarszają się, bakterie uciekają i rozprzestrzeniają się w nowe miejsca, tworząc zarodniki, które mogą się rozprzestrzeniać przez wiatr lub wodę.

Naszym nowym odkryciem jest to, że produkcja zarodników obejmuje również uwalnianie tych ziemistych zapachów, które są atrakcyjne dla skoczogonków – a to pomaga rozprzestrzeniać zarodniki inną drogą.

Oto dlaczego gleba pachnie tak dobrze po deszczu Streptomyces zarodniki przylegają do skórek skoczogonki, pomagając w rozprzestrzenianiu się bakterii w glebie. Ola Gustafsson/Uniwersytet w Lund, Autor pod warunkiem

Gdy skoczogonki pasły się na Streptomyces kolonii, widzieliśmy zarodniki przyklejające się do ich naskórka (zewnętrznej powierzchni zwierzęcia). Springtails mają specjalną antyadhezyjną i wodoodporną powierzchnię, która bakterie zazwyczaj się nie przyklejają, ale Streptomyces zarodniki mogą przywierać, prawdopodobnie dlatego, że mają własną, hydrofobową warstwę powierzchniową. Zarodniki zjadane przez skoczogonki mogą również przeżyć i zostać wydalone z kałem.

Tak więc skoczogonki pomagają się rozprzestrzeniać Streptomyces zarodniki wędrują przez glebę, podobnie jak pszczoły zapylające są wabione do odwiedzania kwiatów i zabierania ze sobą ziaren pyłku, które przylegają do ich ciał i zapylają inne odwiedzane rośliny. Ptaki jedzą atrakcyjne jagody lub owoce i pomagają roślinie rozsiewać nasiona swoimi odchodami.

Następnym razem, gdy napotkasz ten ziemisty zapach, niech będzie przypomnieniem fascynujących i niezwykle cennych bakterii, które rozwijają się w ziemi pod twoimi stopami. Być może słuchasz starożytnego rodzaju komunikacji między bakteriami a stworzeniami, które żyją z nimi w glebie.Konwersacje

O autorze

Klas Flärdh, profesor biologii molekularnej komórki, Uniwersytet w Lund oraz Paul Becher, profesor nadzwyczajny w dziedzinie ekologii chemicznej, Szwedzki Uniwersytet Nauk Rolniczych

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

ING