Ви коли-небудь замислювались, що викликає той земляний запах, який піднімається після легкого літнього дощу? Таємничий запах називали "петрикор”, А головним його компонентом є органічна сполука під назвою геосмін, яка затримується навколо вологих ґрунтів.
Геосмін походить від давньогрецького «гео», що означає земля, і «осма», що означає запах. Ми використовуємо цей аромат як інгредієнт в парфумерії, і саме це надає буряку свій земляний аромат. Геосмін також можна сприймати як "відключений" аромат у воді та вині.
Тварини можуть виявити геосмін. Наприклад, фруктові мухи не люблять геосмін, і вони уникають всього, що від нього пахне, можливо, щоб уникнути зараження і потенційно токсична їжа. Але чому геосмін виробляється в ґрунті? У складі команди вчених зі Швеції, Великобританії та Угорщини ми виявили захоплюючу біологію за цим загадковим складом.
Хімічна будова геосміну. Raimundo79 / Shutterstock
Пахне (мікробним) командним духом
Вченим відомо з 1960-х років, що геосмін виробляється мікроорганізмами в ґрунті, насамперед бактеріями з науковою назвою Streptomyces. Ці бактерії рясні в ґрунті і є одними з кращих хіміків природи, оскільки вони утворюють широкий спектр молекул (так званих спеціалізованих метаболітів), з яких походить багато антибіотиків. Стрептоміцети і їх близькі родичі роблять тисячі різних спеціалізованих метаболітів - справжня скарбниця для потенційного відкриття нових антибіотиків.
Виявляється, всі стрептоміцети мають ген для виготовлення геосміну, що дозволяє припустити, що він виконує важливу функцію. Але що ці бактерії отримують від вироблення геосміну? Це давня таємниця.
Бактерії стрептоміцетів зазвичай зустрічаються в ґрунті і відомі тим, що є джерелом багатьох використовуваних в даний час антибіотиків. Центр Тобіаса Кізера / Джон Іннес, Норвіч., Автор надано
In наше недавнє дослідження, ми виявили, що геосмін є частиною хімічної мови у взаємовигідних відносинах між Streptomyces бактерії та весняні хвостики, організми, що нагадують комах, яких в землі багато.
Ми виявили це, запитуючи, чи можуть там бути ґрунтові організми, які б приваблювали запах Streptomyces. Ми виховували пастки з колоніями Streptomyces coelicolor і помістили їх у поле. Наші пастки захопили кілька видів ґрунтових організмів, включаючи павуків та кліщів. Але вражаюче, що саме весняні хвостики виявляли особливу перевагу пасток, забитих геосміном Streptomyces.
Використовуючи певний вид веснянових хвостів, Фольсомія кандида, ми перевірили, як ці істоти відчувають і реагують на геосмін. Ми розмістили електроди на їх крихітних антенах (середній розмір тіла хвоща-пружини - близько 2 мм) і виявили, який запах стимулював їх.
Springtails були випробувані, щоб побачити, як вони реагують на запах геосміна. Бела П. Молнар / Центр сільськогосподарських досліджень, Угорщина., Автор надано
Геосмін та споріднений земляний одорант 2-метилізоборнеол відчували антени, що по суті є носом істоти. Вивчаючи пружинні хвостики, що гуляють у скляних трубах у формі Y, ми побачили, що вони сильно віддають перевагу руці, яка пахла цими земляними сполуками.
Користь для тварин, здається, полягає в тому, що запахи призводять їх до джерела їжі. Хоча мікроби, що випромінюють геосмін, часто токсичні для інших організмів, які уникають їх, ми виявили, що це не завдало шкоди тестуваним весняним хвостам.
Але як отримання цих сполук приносить користь бактеріям? Стрептоміцети зазвичай ростуть як міцелій - мережа довгих гіллястих клітин, які сплетені з грунтом, в якому вони виростають. Коли у них не вистачає поживних речовин або умов у ґрунті погіршується, бактерії вибігають і поширюються на нові місця, роблячи спори, які можуть поширюватися. вітром або водою.
Наше нове висновок полягає в тому, що виробництво спор включає також вивільнення тих земляних запахів, привабливих для весняних хвостів - і це допомагає поширювати спори іншим шляхом.
Streptomyces спори чіпляються за кутикулу весняного хвоща, допомагаючи поширити бактерії в ґрунті. Ола Густафссон / Лундський університет, Автор надано
Як пружини паслися на а Streptomyces колонії, ми побачили спори, що прилипають до їх кутикули (зовнішньої поверхні тварини). Спрінгтейли мають спеціальну анти-клейку та водовідштовхувальну поверхню, яка Зазвичай бактерії не прилипають, Але Streptomyces спори можуть прилипати, ймовірно, тому, що вони мають власний водовідштовхувальний поверхневий шар. Спори, з'їдені пружинними хвостами, також можуть виживати і виділятися з фекальними гранулами.
Отже, весняні хвости допомагають поширюватися Streptomyces Спори, коли вони подорожують по ґрунту, майже так само, як запилюючі бджоли заманюють відвідувати квіти і брати з собою пилок, що прилягає до їхнього тіла, і удобрювати інші рослини, які вони відвідують. Птахи їдять привабливі ягоди або плоди і допомагають рослині поширювати своє насіння разом з його присадкою.
Наступного разу, коли ви зіткнетесь із земляним запахом, нехай це буде нагадуванням про захоплюючі та надзвичайно цінні бактерії, які процвітають у землі під вашими ногами. Ви можете слухати про стародавній тип зв'язку між бактеріями і істотами, які живуть з ними в ґрунті.
про автора
Клас Флард, професор молекулярної клітинної біології, Університет Лунда та Пол Бехер, доцент хімічної екології, Шведський університет сільськогосподарських наук
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
ІНГ
