V-ați întrebat vreodată ce cauzează mirosul de pământ care crește după o ploaie ușoară de vară? Mirosul acela misterios a fost numit „petrichor”, Iar o componentă principală a acestuia este un compus organic numit geosmin, care persistă în jurul solului umed.
Geosmin provine din vechea greacă „geo”, adică pământ, și „osme”, adică miros. Folosim acest parfum ca ingredient în parfumuri și este ceea ce conferă sfeclei roșii aroma sa de pământ. Geosmina poate fi percepută și ca o aromă „dezactivată” în apă și vin.
Animalele pot detecta geosmina. Muștele fructelor, de exemplu, nu le place geosmina și evită orice lucru care miroase a ei, eventual pentru a evita contaminarea și alimente potențial toxice. Dar de ce se produce geosmina în sol? Ca parte a unei echipe de oameni de știință din Suedia, Marea Britanie și Ungaria, am descoperit fascinanta biologie din spatele acestui enigmatic compus.
Structura chimică a geosminului. Raimundo79 / Shutterstock
Miroase a spirit de echipă (microbian)
Oamenii de știință știau încă din anii 1960 că geosmina este produsă de microorganisme din sol, în primul rând de bacterii cu denumirea științifică streptomyces. Aceste bacterii sunt abundente în sol și se numără printre cei mai buni chimiști ai naturii, deoarece produc o gamă largă de molecule (numite metaboliți specializați) din care derivă mulți antibiotici. Streptomicetele și rudele lor apropiate produc mii de metaboliți diferiți specializați - o adevărată comoară pentru descoperirea potențială de noi antibiotice.
Se pare că toți streptomicetele au gena pentru producerea geosminei, sugerând că are o funcție importantă. Dar ce câștigă aceste bacterii din producerea geosminului? Acesta a fost un mister de lungă durată.
Bacteriile streptomicete se găsesc frecvent în sol și sunt renumite pentru că sunt sursa multor antibiotice utilizate în prezent. Tobias Kieser / John Innes Center, Norwich., Autorul a oferit
In studiul nostru recent, am constatat că geosmina face parte din limbajul chimic într-o relație reciproc avantajoasă între streptomyces bacterii și cozi de primăvară, organisme asemănătoare insectelor care sunt abundente în sol.
Am descoperit acest lucru întrebându-ne dacă ar putea exista organisme ale solului care să fie atrase de mirosul streptomyces. Am momit capcane cu colonii de Streptomyces coelicolor și le-a așezat într-un câmp. Capcanele noastre au capturat mai multe tipuri de organisme din sol, inclusiv păianjeni și acarieni. Dar, în mod izbitor, primăvara a arătat o preferință deosebită pentru capcanele atrase cu producția de geosmină streptomyces.
Folosind o anumită specie de coadă de primăvară, Folsomia candidaAm testat modul în care aceste creaturi simt și reacționează la geosmin. Am așezat electrozi pe antenele lor mici (dimensiunea medie a corpului cozii arcului este de aproximativ 2 mm) și am detectat care mirosuri i-au stimulat.
Springtail-urile au fost testate pentru a vedea cum reacționează la mirosul geosminei. Béla P. Mólnar / Centrul pentru Cercetări Agricole, Ungaria., Autorul a oferit
Geosmina și odorantul pământesc aferent 2-metilizoborneol au fost sesizate de antene, care este în esență nasul creaturii. Studiind springtails mergând în tuburi de sticlă în formă de Y, am văzut că aveau o preferință puternică pentru brațul care mirosea a acestor compuși de pământ.
Beneficiul pentru animale pare să fie că mirosurile îi duc la o sursă de hrană. În timp ce microbii cu emisie de geosmină sunt adesea toxici pentru alte organisme care îi evită, am constatat că nu a făcut rău cozilor de izolare pe care le-am testat.
Dar ce beneficii are producerea acestor compuși pentru bacterii? Streptomicetele cresc în mod normal ca miceliu - o rețea de celule lungi, ramificate, care se împletesc cu solul în care cresc. Când rămân fără substanțe nutritive sau condițiile din sol se deteriorează, bacteriile scapă și se răspândesc în locuri noi, făcând spori care pot fi răspândiți. prin vânt sau apă.
Noua noastră constatare este că producția de spori include, de asemenea, eliberarea acelor odoranți de pământ care sunt atrăgători pentru springtail - și care ajută la răspândirea sporilor pe o altă cale.
streptomyces sporii se agață de cuticulele unei cozi, ajutând la răspândirea bacteriilor în sol. Ola Gustafsson / Universitatea Lund, Autorul a oferit
Pe măsură ce coada de primăvară pășea pe o streptomyces colonie, am văzut spori lipindu-se de cuticula lor (suprafața exterioară a animalului). Springtails au o suprafață specială anti-adezivă și hidrofugă care bacteriile nu se lipesc de obicei, Dar streptomyces sporii pot adera, probabil pentru că au propriul strat de suprafață hidrofug. Sporii consumați de coadă pot supraviețui și pot fi excretați în pelete fecale.
Așadar, springtail-urile se răspândesc streptomyces sporii pe măsură ce călătoresc prin sol, în același mod în care albinele polenizatoare sunt ademenite pentru a vizita florile și pentru a lua cu ele boabele de polen care aderă la corpul lor și fertilizează celelalte plante pe care le vizitează. Păsările mănâncă fructe de padure sau fructe atractive și ajută planta să-și răspândească semințele cu excrementele lor.
Data viitoare când veți întâlni acel miros de pământ, lăsați-l să reamintească bacteriile fascinante și extrem de valoroase care se dezvoltă în pământ sub picioarele voastre. S-ar putea să ascultați un tip antic de comunicare între bacterii și creaturile care trăiesc cu ele în sol.
Despre autor
Klas Flärdh, profesor de biologie celulară moleculară, Universitatea Lund și Paul Becher, profesor asociat în ecologie chimică, Universitatea Suedeză de Științe Agricole
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
ING
