Αναρωτηθήκατε ποτέ τι προκαλεί αυτή τη γήινη μυρωδιά που αυξάνεται μετά από μια ελαφριά καλοκαιρινή βροχή; Αυτό το μυστηριώδες άρωμα έχει χαρακτηριστεί «πετρίχορ", Και ένα βασικό συστατικό αυτής είναι μια οργανική ένωση που ονομάζεται geosmin, η οποία περιβάλλεται από υγρό έδαφος.
Το Geosmin προέρχεται από το αρχαίο ελληνικό «geo», που σημαίνει γη και «osme», που σημαίνει μυρωδιά. Χρησιμοποιούμε αυτό το άρωμα ως συστατικό στα αρώματα και είναι αυτό δίνει στα παντζάρια τη γήινη γεύση του. Το Geosmin μπορεί επίσης να γίνει αντιληπτό ως «εκτός» γεύση στο νερό και το κρασί.
Τα ζώα μπορούν να ανιχνεύσουν το geosmin. Οι μύγες των φρούτων, για παράδειγμα, αντιπαθούν το geosmin και αποφεύγουν οτιδήποτε μυρίζει από αυτό, πιθανώς για να αποφευχθεί η μόλυνση και δυνητικά τοξικά τρόφιμα. Γιατί όμως δημιουργείται το geosmin στο έδαφος; Ως μέρος μιας ομάδας επιστημόνων από τη Σουηδία, το Ηνωμένο Βασίλειο και την Ουγγαρία, ανακαλύψαμε τη συναρπαστική βιολογία πίσω από αυτήν την αινιγματική ένωση.
Η χημική δομή του geosmin. Raimundo79 / Shutterstock
Μυρίζει σαν (μικροβιακό) ομαδικό πνεύμα
Οι επιστήμονες γνωρίζουν από τη δεκαετία του 1960 ότι το geosmin παράγεται από μικροοργανισμούς στο έδαφος, κυρίως από βακτήρια με την επιστημονική ονομασία Στρεπτομύκητες. Αυτά τα βακτήρια είναι άφθονα στο έδαφος και συγκαταλέγονται στους καλύτερους χημικούς της φύσης, καθώς δημιουργούν ένα ευρύ φάσμα μορίων (που ονομάζονται εξειδικευμένοι μεταβολίτες) από τα οποία προέρχονται πολλά αντιβιοτικά. Οι στρεπτομύκητες και οι στενοί συγγενείς τους κάνουν χιλιάδες διαφορετικοί εξειδικευμένοι μεταβολίτες - ένας πραγματικός θησαυρός για την πιθανή ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών.
Αποδεικνύεται ότι όλοι οι στρεπτομύκητες έχουν το γονίδιο για την παραγωγή του geosmin, υποδηλώνοντας ότι έχει μια σημαντική λειτουργία. Αλλά τι κερδίζουν αυτά τα βακτήρια από την παραγωγή γεοσίνης; Αυτό ήταν ένα μακροχρόνιο μυστήριο.
Τα βακτηρίδια στρεπτομυκητών βρίσκονται συνήθως στο έδαφος και είναι γνωστά για την πηγή πολλών αντιβιοτικών που χρησιμοποιούνται σήμερα. Tobias Kieser / John Innes Center, Norwich., Συγγραφέας παρέχεται
In η πρόσφατη μελέτη μας, διαπιστώσαμε ότι το geosmin είναι μέρος της χημικής γλώσσας σε μια αμοιβαία επωφελής σχέση μεταξύ Στρεπτομύκητες βακτήρια και ελατήρια, οργανισμοί που μοιάζουν με έντομα που είναι άφθονοι στο έδαφος.
Το ανακαλύψαμε ρωτώντας εάν θα μπορούσαν να υπάρχουν οργανισμοί εδάφους εκεί έξω που θα προσελκύονταν από τη μυρωδιά Στρεπτομύκητες. Δώσαμε παγίδες με αποικίες Στρεπτόμυς coelicolor και τα έβαλε σε ένα χωράφι. Οι παγίδες μας συνέλαβαν διάφορους τύπους εδαφικών οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των αραχνών και των ακάρεων. Αλλά είναι εντυπωσιακό, ότι ήταν ελατήρια που έδειξαν ιδιαίτερη προτίμηση για τις παγίδες που δέχονται με την παραγωγή γεωσίνμ Στρεπτομύκητες.
Χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο είδος springtail, Folsomia candida, δοκιμάσαμε πώς αυτά τα πλάσματα αισθάνονται και αντιδρούν στο geosmin. Τοποθετήσαμε ηλεκτρόδια στις μικροσκοπικές κεραίες τους (το μέσο μέγεθος ανοιξιάτικου σώματος είναι περίπου 2 mm) και ανιχνεύσαμε ποιες μυρωδιές τους προκάλεσαν.
Δοκιμάστηκαν ελατήρια για να δουν πώς αντιδρούν στη μυρωδιά του geosmin. Béla P. Mólnar / Κέντρο Γεωργικής Έρευνας, Ουγγαρία., Συγγραφέας παρέχεται
Το Geosmin και η σχετική γήινη οσμή 2-μεθυλισοσοβορνεόλη ανιχνεύθηκαν από τις κεραίες, που είναι ουσιαστικά η μύτη του πλάσματος. Μελετώντας ελατηριωτές πεζοπορίες σε γυάλινους σωλήνες σε σχήμα Υ, είδαμε ότι είχαν μεγάλη προτίμηση για το βραχίονα που μυρίζει αυτές τις γήινες ενώσεις.
Το όφελος για τα ζώα φαίνεται να είναι ότι οι μυρωδιές τους οδηγούν σε πηγή τροφής. Ενώ τα μικρόβια που εκπέμπουν γεωσίνη είναι συχνά τοξικά για άλλους οργανισμούς που τα αποφεύγουν, διαπιστώσαμε ότι δεν έβλαψε τις πηγές που δοκιμάσαμε.
Αλλά πώς η παραγωγή αυτών των ενώσεων ωφελεί τα βακτήρια; Οι στρεπτομύκητες συνήθως αναπτύσσονται ως μυκήλιο - ένα δίκτυο μακρών, διακλαδισμένων κυττάρων που ενώνουν με το έδαφος στο οποίο μεγαλώνουν. Όταν εξαντλούνται θρεπτικά συστατικά ή συνθήκες στο έδαφος επιδεινώνονται, τα βακτήρια διαφεύγουν και εξαπλώνονται σε νέα μέρη δημιουργώντας σπόρια που μπορούν να εξαπλωθούν από αέρα ή νερό.
Το νέο μας εύρημα είναι ότι η παραγωγή σπορίων περιλαμβάνει επίσης την απελευθέρωση αυτών των γήινων οσμών που είναι ελκυστικές για τις πηγές - και που βοηθά στη διάδοση των σπόρων με άλλη διαδρομή.
Στρεπτομύκητες τα σπόρια προσκολλώνται στις επιδερμίδες μιας ανοιξιάτικης ουράς, βοηθώντας στη διάδοση των βακτηρίων στο έδαφος. Πανεπιστήμιο Ola Gustafsson / Lund, Συγγραφέας παρέχεται
Καθώς οι ελατήρια βόσκουν σε ένα Στρεπτομύκητες αποικία, είδαμε σπόρια να κολλάνε στην επιδερμίδα τους (η εξωτερική επιφάνεια του ζώου). Οι Springtails έχουν μια ειδική αντικολλητική και υδατοαπωθητική επιφάνεια τα βακτήρια συνήθως δεν κολλάνε, Αλλά Στρεπτομύκητες Τα σπόρια μπορούν να προσκολληθούν, πιθανώς επειδή έχουν το δικό τους υδατοαπωθητικό επιφανειακό στρώμα. Τα σπόρια που τρώγονται από τις πηγές ελατηρίου μπορούν επίσης να επιβιώσουν και να απεκκρίνονται σε κόκκους κοπράνων.
Έτσι, οι πηγές βοηθούν στην εξάπλωση Στρεπτομύκητες σπόρια καθώς ταξιδεύουν μέσω του εδάφους, με τον ίδιο τρόπο οι επικονιαστικές μέλισσες δελεάζονται να επισκεφθούν λουλούδια και να πάρουν μαζί τους τους κόκκους γύρης που προσκολλώνται στο σώμα τους και γονιμοποιούν τα άλλα φυτά που επισκέπτονται. Τα πουλιά τρώνε ελκυστικά μούρα ή φρούτα και βοηθούν το φυτό να διαδώσει τους σπόρους του με τα περιττώματα τους.
Την επόμενη φορά που θα συναντήσετε αυτή τη γήινη μυρωδιά, αφήστε την να θυμίζει τα συναρπαστικά και εξαιρετικά πολύτιμα βακτήρια που ευδοκιμούν στο έδαφος κάτω από τα πόδια σας. Ίσως ακούτε έναν αρχαίο τύπο επικοινωνίας μεταξύ βακτηρίων και των πλασμάτων που ζουν μαζί τους στο έδαφος.
Σχετικά με το Συγγραφέας
Klas Flärdh, Καθηγητής Μοριακής Βιολογίας Κυττάρων, Lund University και Paul Becher, Αναπληρωτής καθηγητής Χημικής Οικολογίας, Σουηδικό Πανεπιστήμιο Γεωπονικών Επιστημών
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
ING
