Вы когда-нибудь задумывались, что вызывает тот земной запах, который возникает после легкого летнего дождя? Этот таинственный запах был назван «Petrichor”, И основным компонентом этого является органическое соединение, называемое геосмин, которое задерживается вокруг влажной почвы.
Геосмин происходит от древнегреческого «гео», что означает земля, и «осме», что означает запах. Мы используем этот аромат в качестве ингредиента в парфюмерии, и это то, что придает свекле землистый вкус, Geosmin также может восприниматься как «неприятный» аромат в воде и вине.
Животные могут обнаружить геосмин. Например, плодовые мушки не любят геосмин, и они избегают всего, что пахнет им, возможно, чтобы избежать загрязнения и потенциально токсичная пища, Но почему геосмин сделан в почве? В составе команды ученых из Швеции, Великобритании и Венгрии мы обнаружили удивительную биологию этого загадочного соединения.
Химическая структура геосмина. Raimundo79 / Shutterstock
Пахнет как (микробный) командный дух
Ученые с 1960-х годов знали, что геосмин вырабатывается микроорганизмами в почве, прежде всего бактериями с научным названием Streptomyces, Эти бактерии в изобилии присутствуют в почве и являются одними из лучших химиков природы, поскольку они производят широкий спектр молекул (называемых специализированными метаболитами), из которых происходят многие антибиотики. Стрептомицеты и их близкие родственники составляют тысячи различных специализированных метаболитов - настоящий клад для потенциального открытия новых антибиотиков.
Оказывается, что у всех стрептомицетов есть ген для создания геосмина, что позволяет предположить, что он выполняет важную функцию. Но что эти бактерии получают от производства геосмина? Это было давней загадкой.
Бактерии Streptomycete обычно встречаются в почве и известны как источник многих используемых в настоящее время антибиотиков. Тобиас Кизер / Джон Иннес Центр, Норвич., Автор условии
In наше недавнее исследованиемы обнаружили, что геосмин является частью химического языка во взаимовыгодных отношениях между Streptomyces бактерии и ногохвостокнасекомоподобные организмы, которые в изобилии в земле.
Мы обнаружили это, спросив, могут ли почвенные организмы быть привлечены к запаху Streptomyces, Мы ловили приманки с колониями Streptomyces coelicolor и поместил их в поле. Наши ловушки захватили несколько типов почвенных организмов, включая пауков и клещей. Но поразительно, что именно весенние хвостики показали особое предпочтение ловушкам, в которых добывали геосмин. Streptomyces.
Используя определенный вид весеннего хвоста, Folsomia CandidaМы проверили, как эти существа чувствуют и реагируют на геосмин. Мы поместили электроды на их крошечные антенны (средний размер тела около 2 мм) и обнаружили, какие запахи стимулировали их.
Весенние хвосты были проверены, чтобы увидеть, как они реагируют на запах геосмина. Бела П. Мольнар / Центр сельскохозяйственных исследований, Венгрия., Автор условии
Геосмин и связанный с ним земной одорант 2-метилизоборнеол были обнаружены усиками, которые по сути являются носом существа. Изучая весенних хвостов, идущих в Y-образных стеклянных трубках, мы обнаружили, что они сильно предпочитали руку, которая пахла этими земными составами.
Польза для животных заключается в том, что запахи приводят их к источнику пищи. В то время как испускающие геосмин микробы часто токсичны для других организмов, которые их избегают, мы обнаружили, что они не наносят вреда испытываемым нами весенним хвостам.
Но как производство этих соединений приносит пользу бактериям? Стрептомицеты обычно растут как мицелий - сеть длинных ветвящихся клеток, которые переплетаются с почвой, в которой они растут. Когда у них заканчиваются питательные вещества или условия в почве ухудшаются, бактерии убегают и распространяются в новые места, создавая споры, которые могут распространяться ветром или водой.
Наш новый вывод заключается в том, что производство спор также включает выделение тех земляных отдушек, которые привлекательны для весенних хвостов - и это помогает распространять споры другим путем.
Streptomyces споры цепляются за кутикулу хвоща, способствуя распространению бактерий в почве. Ола Густафссон / Университет Лунда, Автор условии
Как весенние хвосты паслись на Streptomyces В колонии мы увидели споры, прилипшие к их кутикуле (наружная поверхность животного). Springtails имеют специальную антиадгезивную и водоотталкивающую поверхность, которая бактерии, как правило, не придерживаются, Но Streptomyces Споры могут прилипать, вероятно, потому, что они имеют свой собственный водоотталкивающий поверхностный слой. Споры, поедаемые хвостиком, также могут выживать и выводиться с фекальными шариками.
Итак, весенние хвосты помогают распространяться Streptomyces Споры, когда они проходят через почву, во многом так же, как пчелы-опылители заманивают посетить цветы и взять с собой пыльцевые зерна, которые прилипают к их телам и оплодотворяют другие растения, которые они посещают. Птицы питаются привлекательными ягодами или фруктами и помогают растению рассыпать семена.
В следующий раз, когда вы столкнетесь с этим земным запахом, пусть это будет напоминанием об удивительных и чрезвычайно ценных бактериях, которые процветают в земле под вашими ногами. Возможно, вы слышали о древнем типе связи между бактериями и существами, которые живут с ними в почве.
Об авторе
Клас Флард, профессор молекулярной клеточной биологии, Университет Лунда и Пол Бехер, доцент кафедры химической экологии, Шведский университет сельскохозяйственных наук
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
ИНГ
