Har du noen gang lurt på hva som forårsaker den jordiske lukten som reiser seg etter et lett sommerregn? Den mystiske duften har blitt kalt “Petrichor”, Og en hovedkomponent i det er en organisk forbindelse som kalles geosmin, som holder seg rundt fuktig jord.
Geosmin kommer fra den gamle greske “geoen”, som betyr jord og “osme”, som betyr lukt. Vi bruker denne duften som ingrediens i parfymer, og det er hva gir rødbeter sin jordiske smak. Geosmin kan også oppfattes som en "av" smak i vann og vin.
Dyr kan oppdage geosmin. Fruktfluer misliker for eksempel geosmin og de unngår alt som lukter av det, muligens for å unngå forurenset og potensielt giftig mat. Men hvorfor lages geosmin i jorda? Som en del av et team av forskere fra Sverige, Storbritannia og Ungarn, oppdaget vi den fascinerende biologien bak denne gåtefulle forbindelsen.
Den kjemiske strukturen til geosmin. Raimundo79 / Shutterstock
Lukter som (mikrobiell) lagånd
Forskere har visst siden 1960-tallet at geosmin er laget av mikroorganismer i jorda, først og fremst av bakterier med det vitenskapelige navnet streptomyces. Disse bakteriene er rikelig i jord og er blant naturens beste kjemikere, ettersom de lager et bredt spekter av molekyler (kalt spesialiserte metabolitter) som mange antibiotika stammer fra. Streptomycetes og deres nære slektninger lager tusenvis av forskjellige spesialiserte metabolitter - en sann skattekiste for potensiell oppdagelse av nye antibiotika.
Det viser seg at alle streptomyceter har genet for å lage geosmin, noe som tyder på at det har en viktig funksjon. Men hva får disse bakteriene av å produsere geosmin? Dette har vært et mangeårig mysterium.
Streptomycete-bakterier finnes ofte i jord og er kjent for å være kilden til mange antibiotika som for tiden brukes. Tobias Kieser / John Innes Center, Norwich., Forfatter gitt
In vår siste studie, fant vi at geosmin er en del av det kjemiske språket i et gjensidig fordelaktig forhold mellom streptomyces bakterier og sprett, insektlignende organismer som er rikelig i bakken.
Vi oppdaget dette ved å spørre om det kunne være jordorganismer der ute som ville bli tiltrukket av lukten av streptomyces. Vi agnet feller med kolonier av Streptomyces coelicolor og plasserte dem i et felt. Fellene våre fanget flere typer jordorganismer, inkludert edderkopper og midd. Men påfallende var det springtails som viste en spesiell preferanse for fellene som var agnet med geosminproduserende streptomyces.
Ved å bruke en bestemt springtailart, Folsomia candida, testet vi hvordan disse skapningene fornemmer og reagerer på geosmin. Vi plasserte elektroder på deres bittesmå antenner (den gjennomsnittlige kroppsstørrelsen på springtailen er omtrent 2 mm) og oppdaget hvilke lukter som stimulerte dem.
Springtails ble testet for å se hvordan de reagerer på lukten av geosmin. Béla P. Mólnar / Senter for landbruksforskning, Ungarn., Forfatter gitt
Geosmin og den beslektede jordnære luktstoff 2-metylisoborneol ble sanset av antennene, som egentlig er skapningens nese. Ved å studere springtails som gikk i Y-formede glassrør, så vi at de hadde en sterk preferanse for armen som luktet på disse jordnære forbindelsene.
Fordelen for dyrene ser ut til å være at luktene fører dem til en matkilde. Mens geosminavgivende mikrober ofte er giftige for andre organismer som unngår dem, fant vi ut at det ikke gjorde noen skade på springtailene vi testet.
Men hvordan er det å produsere disse forbindelsene til nytte for bakteriene? Streptomycetes vokser normalt som mycel - et nettverk av lange, forgrenende celler som flettes sammen med jorden de vokser i. Når de går tom for næringsstoffer eller forhold i jorden forverres, rømmer bakteriene og sprer seg til nye steder ved å lage sporer som kan spres av vind eller vann.
Vårt nye funn er at sporproduksjon også inkluderer frigjøring av jordiske luktstoffer som er attraktive for springtails - og som hjelper til med å spre sporer på en annen vei.
streptomyces sporer klamrer seg til neglebåndene på en springtail, og hjelper til med å spre bakteriene i jorden. Ola Gustafsson / Lund universitet, Forfatter gitt
Da springtailene beitet på en streptomyces koloni, så vi sporer som klistret seg til neglebåndet (dyrets ytre overflate). Springtails har en spesiell anti-klebende og vannavvisende overflate som bakterier holder seg vanligvis ikke til, men streptomyces sporer kan feste seg, sannsynligvis fordi de har sitt eget vannavvisende overflatelag. Sporer spist av springtails kan også overleve og skilles ut i fecal pellets.
Så, springtails er med på å spre seg streptomyces sporer når de ferdes gjennom jorden, på omtrent samme måte som pollinerende bier blir lokket til å besøke blomster og ta med seg pollenkornene som fester seg til kroppene deres og befrukter de andre plantene de besøker. Fugler spiser attraktive bær eller frukt og hjelper planten med å spre frøene sine med droppingen.
Neste gang du støter på den jordiske lukten, kan du la den være en påminnelse om de fascinerende og ekstremt verdifulle bakteriene som trives i bakken under føttene dine. Du lytter kanskje til en gammel type kommunikasjon mellom bakterier og skapningene som lever med dem i jorden.
Om forfatteren
Klas Flärdh, professor i molekylær cellebiologi, Lunds Universitet og Paul Becher, førsteamanuensis i kjemisk økologi, Svenske landbruksuniversitetet
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
ing
