Adakah anda pernah tertanya-tanya apa yang menyebabkan bau bumi itu naik setelah hujan musim panas yang ringan? Aroma misteri itu disebut "petrichor", Dan komponen utamanya adalah sebatian organik yang disebut geosmin, yang berada di sekitar tanah lembap.
Geosmin berasal dari Yunani kuno "geo", yang bermaksud bumi, dan "osme", yang bermaksud bau. Kami menggunakan aroma ini sebagai ramuan dalam minyak wangi dan begitulah memberikan ubi bitnya rasa bersahaja. Geosmin juga dapat dianggap sebagai rasa "off" dalam air dan anggur.
Haiwan dapat mengesan geosmin. Buah lalat, misalnya, tidak menyukai geosmin dan mereka menghindari apa-apa yang berbau, mungkin untuk mengelakkan tercemar dan makanan yang berpotensi toksik. Tetapi mengapa geosmin dibuat di dalam tanah? Sebagai sebahagian daripada pasukan saintis dari Sweden, UK dan Hungaria, kami menemui biologi yang menarik di sebalik komplek misterius ini.
Struktur kimia geosmin. Raimundo79 / Shutterstock
Bau seperti semangat berpasukan (mikroba)
Para saintis telah mengetahui sejak tahun 1960-an bahawa geosmin dibuat oleh mikroorganisma di dalam tanah, terutamanya oleh bakteria dengan nama saintifik Streptomyces. Bakteria ini banyak terdapat di dalam tanah dan merupakan antara ahli kimia terbaik alam, kerana mereka membuat pelbagai molekul (disebut metabolit khusus) dari mana banyak antibiotik berasal. Streptomycetes dan saudara terdekat mereka membuat beribu-ribu metabolit khusus yang berbeza - harta karun sejati untuk potensi penemuan antibiotik baru.
Ternyata semua streptomycetes mempunyai gen untuk membuat geosmin, menunjukkan bahawa ia mempunyai fungsi penting. Tetapi apa yang diperoleh bakteria ini daripada menghasilkan geosmin? Ini sudah lama menjadi misteri.
Bakteria Streptomycete biasanya terdapat di dalam tanah dan terkenal sebagai sumber banyak antibiotik yang digunakan sekarang. Tobias Kieser / John Innes Center, Norwich., Pengarang disediakan
In kajian terbaru kami, kami mendapati bahawa geosmin adalah sebahagian daripada bahasa kimia dalam hubungan yang saling menguntungkan antara Streptomyces bakteria dan musim bunga, organisma seperti serangga yang banyak terdapat di dalam tanah.
Kami menemui ini dengan menanyakan apakah mungkin ada organisma tanah di luar sana yang akan tertarik dengan bau Streptomyces. Kami mengumpan perangkap dengan tanah jajahan Coelicolor Streptomyces dan meletakkan mereka di ladang. Perangkap kami menangkap beberapa jenis organisma tanah, termasuk labah-labah dan tungau. Tetapi yang mengejutkan, itu adalah musim semi yang menunjukkan pilihan tertentu untuk perangkap yang diumpankan dengan penghasil geosmin Streptomyces.
Menggunakan spesies springtail tertentu, Folsomia candida, kami menguji bagaimana makhluk ini merasakan dan bertindak balas terhadap geosmin. Kami meletakkan elektrod pada antena kecilnya (rata-rata ukuran badan springtail kira-kira 2mm) dan mengesan bau yang merangsangnya.
Springtails diuji untuk melihat bagaimana mereka bertindak balas terhadap bau geosmin. Béla P. Mólnar / Pusat Penyelidikan Pertanian, Hungary., Pengarang disediakan
Geosmin dan 2-metilisoborneol berbau tanah yang berkaitan dirasakan oleh antena, yang pada dasarnya adalah hidung makhluk itu. Dengan mempelajari springtail yang berjalan di tiub kaca berbentuk Y, kami melihat mereka mempunyai keutamaan yang kuat terhadap lengan yang berbau dari sebatian tanah ini.
Manfaat bagi haiwan nampaknya adalah bahawa bau menyebabkan mereka menjadi sumber makanan. Walaupun mikroba yang memancarkan geosmin sering beracun bagi organisma lain yang menghindarinya, kami mendapati bahawa mikroba yang tidak menguji itu tidak membahayakan ekor spring yang kami uji.
Tetapi bagaimana menghasilkan sebatian ini memberi manfaat kepada bakteria? Streptomycetes biasanya tumbuh sebagai miselium - jaringan sel bercabang yang panjang yang menyatu dengan tanah tempat mereka tumbuh. Apabila kehabisan nutrien atau keadaan di dalam tanah merosot, bakteria melarikan diri dan menyebar ke tempat baru dengan membuat spora yang dapat tersebar oleh angin atau air.
Penemuan baru kami adalah bahawa pengeluaran spora juga merangkumi pembebasan bau-bauan bersahaja yang menarik untuk springtail - dan yang membantu menyebarkan spora melalui laluan lain.
Streptomyces spora melekat pada kutikula springtail, membantu menyebarkan bakteria di dalam tanah. Ola Gustafsson / Universiti Lund, Pengarang disediakan
Semasa musim bunga merumput di a Streptomyces koloni, kami melihat spora melekat pada kutikula mereka (permukaan luar haiwan). Springtails mempunyai permukaan anti pelekat dan penghalau air yang khas bakteria biasanya tidak melekat, Tetapi Streptomyces spora boleh melekat, mungkin kerana mereka mempunyai lapisan permukaan penghalau air sendiri. Spora yang dimakan oleh springtails juga dapat bertahan dan dikeluarkan dalam pelet najis.
Jadi, musim bunga membantu menyebarkan Streptomyces spora ketika mereka melalui tanah, dengan cara yang sama lebah pendebungaan terpikat untuk mengunjungi bunga dan mengambil butiran serbuk sari yang melekat di badan mereka dan menyuburkan tanaman lain yang mereka lawati. Burung memakan buah atau buah yang menarik dan membantu tanaman menyebarkan benihnya dengan kotorannya.
Lain kali apabila anda menemui bau bersahaja itu, biarkan ia menjadi peringatan kepada bakteria menarik dan sangat berharga yang berkembang di tanah di bawah kaki anda. Anda mungkin mendengar jenis komunikasi kuno antara bakteria dan makhluk yang tinggal bersama mereka di dalam tanah.
Tentang Pengarang
Klas Flärdh, Profesor Biologi Sel Molekul, Universiti Lund dan Paul Becher, profesor Bersekutu dalam Ekologi Kimia, Universiti Sains Pertanian Sweden
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
ing
