Elgondolkodott már azon, hogy mi okozza azt a földi szagot, amely egy enyhe nyári eső után felszáll? Ezt a titokzatos illatot „petrichor”, És fő alkotóeleme a geoszmin nevű szerves vegyület, amely a nedves talaj körül húzódik.
A geoszmin az ókori görög „geo” -ból származik, jelentése föld, és az „osme”, ami szagot jelent. Ezt az illatot parfümök összetevőjeként használjuk, és mi az a céklának földi ízét adja. A geosmin a víz és a bor „off” ízének is felfogható.
Az állatok képesek felismerni a geoszmint. A gyümölcslegyek például nem szeretik a geoszmint, és kerülnek mindent, ami illatozik, esetleg a szennyezett és potenciálisan mérgező étel. De miért készül a geoszmin a talajban? Svédországból, az Egyesült Királyságból és Magyarországról érkezett tudóscsoport részeként felfedeztük a lenyűgöző biológiát e rejtélyes vegyület mögött.
A geoszmin kémiai szerkezete. Raimundo79 / Shutterstock
(Mikrobiális) csapatszellem illata van
A tudósok az 1960-as évek óta tudják, hogy a geoszmint a talajban lévő mikroorganizmusok, elsősorban a tudományos nevű baktériumok alkotják streptomyces. Ezek a baktériumok bőségesen vannak a talajban, és a természet legjobb kémikusai közé tartoznak, mivel sokféle molekulát (úgynevezett speciális metabolitokat) alkotnak, amelyekből számos antibiotikum származik. A Streptomycetes és közeli hozzátartozóik készítik ezer különféle speciális metabolit - igazi kincslelet az új antibiotikumok lehetséges felfedezéséhez.
Kiderült, hogy minden sztreptomicéta rendelkezik a geoszmin előállításának génjével, ami arra utal, hogy fontos funkciója van. De mit nyernek ezek a baktériumok a geoszmin előállításából? Ez régóta rejtély volt.
A streptomycete baktériumok általában megtalálhatók a talajban, és híresek arról, hogy sok jelenleg használt antibiotikum forrása. Tobias Kieser / John Innes Center, Norwich., Szerző biztosított
In nemrégiben készült tanulmányunk, azt találtuk, hogy a geoszmin a kémiai nyelv része, kölcsönösen előnyös kapcsolatban van streptomyces baktériumok és rugók, rovarszerű organizmusok, amelyek bőségesen vannak a talajban.
Ezt úgy fedeztük fel, hogy megkérdeztük, létezhetnek-e kint talaj organizmusai, amelyek vonzódnak a szagához streptomyces. Csapdákat csaltunk Streptomyces coelicolor és egy mezőre helyezte őket. Csapdáink többféle talaj organizmust fogtak el, köztük pókokat és atkákat. De meglepő, hogy a rugós ugrások különösen előnyben részesítették a geoszmin-előállító csapdákat streptomyces.
Egy bizonyos ugrófaj használatával Folsomia candida, teszteltük, hogy ezek a lények hogyan érzékelik és reagálnak a geoszminra. Elektródákat helyeztünk apró antennáikra (a rugó átlagos testmérete kb. 2 mm), és észleltük, hogy melyik szag stimulálta őket.
A tavaszi koktélokat tesztelték, hogyan reagálnak a geoszmin szagára. P. Mólnar Béla / Agrárkutatási Központ, Magyarország., Szerző biztosított
A geoszmint és a hozzá kapcsolódó földes szagú 2-metil-izoborneolt érzékelték az antennák, amelyek lényegében a lény orra. Az Y alakú üvegcsövekben járó ugrózsákok tanulmányozásával azt láttuk, hogy erősen preferálják a karokat, amelyek szagolják ezeket a földi vegyületeket.
Az állatok számára előnyösnek tűnik, hogy a szagok táplálékforráshoz vezetnek. Míg a geosmin-kibocsátó mikrobák gyakran mérgezőek más organizmusokra, amelyek elkerülik őket, azt tapasztaltuk, hogy ez nem árt a tesztelt rugóknak.
De vajon ezeknek a vegyületeknek az előállítása milyen előnyökkel jár a baktériumok számára? A streptomycetesek általában micéliumként nőnek - hosszú, elágazó sejtek hálózata, amely összefonódik a talajjal, amelyben növekednek. Ha elfogynak a tápanyagok vagy a talajban bekövetkező körülmények romlanak, a baktériumok elszabadulnak és új helyekre terjednek azáltal, hogy spórákat terjesztenek szél vagy víz által.
Új megállapításunk az, hogy a spóragyártás magában foglalja azoknak a földszagoknak a felszabadulását is, amelyek vonzóak a tavaszi koktélok számára - és ez segít a spórák elterjedésében egy másik úton.
streptomyces spórák kapaszkodnak az ugróhártya kutikulájába, segítve a baktériumok terjedését a talajban. Ola Gustafsson / Lundi Egyetem, Szerző biztosított
Ahogy az ugrók legeltek a streptomyces telepen spórákat tapadtunk a kutikulájukra (az állat külső felületére). A Springtails speciális tapadásgátló és víztaszító felülettel rendelkezik a baktériumok általában nem ragadnak, de streptomyces a spórák tapadhatnak, valószínűleg azért, mert saját víztaszító felületi rétegük van. A rugók által megevett spórák is fennmaradhatnak, és ürülékpelletekbe ürülhetnek.
Szóval, a rugók segítenek elterjedni streptomyces spórák a talajon való utazás során, ugyanúgy csalogatják a beporzó méheket, hogy meglátogassák a virágokat, és magukkal vigyék a testükhöz tapadó virágporszemeket, és megtermékenyítsék a többi meglátogatott növényt. A madarak vonzó bogyókat vagy gyümölcsöket fogyasztanak, és ürülékükkel segítik a növényt magjainak terjesztésében.
Legközelebb, amikor találkozik ezzel a földszaggal, emlékeztessen arra a lenyűgöző és rendkívül értékes baktériumra, amely a talaj alatt virágzik a lába alatt. Lehet, hogy ősi típusú kommunikációt hallgat a baktériumok és a velük együtt élő talajban élő lények között.
A szerzőről
Klas Flärdh, a molekuláris sejtbiológia professzora, Lund Egyetem és Paul Becher, a kémiai ökológia docense, Svéd Agrártudományi Egyetem
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
ING
