نیوآفریقا / شاترستوک

آیا هرگز تعجب کرده اید که چه عواملی باعث بو و بوی خاکی می شود که پس از باران تابستانی تابیده می شود؟ آن عطر مرموز "پتروشور"و یکی از اجزای اصلی آن یک ترکیب آلی به نام ژئوسمین است که در اطراف خاک مرطوب قرار دارد.

ژئوسمین از "ژئو" یونان باستان به معنی زمین و "osme" به معنی بو است. ما از این عطر به عنوان ماده ای در عطرها استفاده می کنیم و این همان چیزی است که وجود دارد چغندر عطر و طعم خاکی خود را می دهد. Geosmin همچنین می تواند به عنوان یک طعم "خاموش" در آب و شراب تلقی شود.

حیوانات می توانند ژئوسمین را تشخیص دهند. به عنوان مثال ، مگسهای میوه ، ژئوسمین را دوست ندارند و از هر چیزی که بوی آن بگیرد ، جلوگیری می کنند ، احتمالاً برای جلوگیری از آلودگی و مواد غذایی بالقوه سمی. اما چرا ژئوسمین در خاک ساخته می شود؟ به عنوان بخشی از دانشمندان سوئد ، انگلیس و مجارستان ، زیست شناسی جذاب را در پشت این ترکیب مبهم کشف کردیم.

ساختار شیمیایی ژئوسمین. Raimundo79 / Shutterstock

روح تیمی (میکروبی) بو دارد

دانشمندان از دهه 1960 می دانند که ژئوسمین توسط میکروارگانیسم ها در خاک ساخته می شود ، در درجه اول توسط باکتری هایی با نام علمی استرپتومایسس. این باکتری ها در خاک فراوان هستند و جزء بهترین شیمی دانان طبیعت هستند ، زیرا آنها طیف گسترده ای از مولکول ها (بنام متابولیت های تخصصی) را تولید می کنند که از بسیاری از آنتی بیوتیک ها مشتق می شوند. Streptomycetes و نزدیکان آنها می سازند هزاران متابولیت مختلف تخصصی - یک گنج واقعی برای کشف احتمالی آنتی بیوتیک های جدید.

به نظر می رسد که تمام استرپتومایسین ها ژن برای ساخت ژئوسمین را دارند ، و این نشان می دهد که عملکرد مهمی دارد. اما این باکتری ها از تولید ژئوسمین چه فایده ای دارند؟ این یک راز دیرینه بوده است.

باکتریهای استرپتومایست معمولاً در خاک یافت می شوند و به دلیل منبع بسیاری از آنتی بیوتیک های مورد استفاده در این جا معروف هستند. توبیاس Kieser / مرکز جان اینس ، نورویچ., نویسنده ارائه

In مطالعه اخیر مافهمیدیم که ژئوسمین بخشی از زبان شیمیایی در یک رابطه متقابل سودمند است استرپتومایسس باکتریها و بهارموجودات زنده مانند حشرات موجود در زمین فراوان هستند.

ما این مسئله را با سؤال از اینكه آیا موجودات ارگانیسم خاك وجود دارد كه بوی بو جذب می كنند ، كشف كردیم استرپتومایسس. ما با مستعمرات تله هایی طعمه می زنیم استرپتومایسس سلیکالر و آنها را در یک مزرعه قرار داد. تله های ما انواع مختلفی از ارگانیسم های خاک از جمله عنکبوت ها و کنه ها را اسیر کرد. اما به طرز شگفت آور ، این فنرها بود كه ترجیح خاصی برای تله های طعم دار تولید ژئوسمین نشان می داد استرپتومایسس.

با استفاده از یک گونه خاص از بهار ، فولسومیا کاندیداما آزمایش کردیم که چگونه این موجودات نسبت به ژئوسمین حس می کنند و واکنش نشان می دهند. ما الکترودها را روی آنتنهای کوچک آنها قرار دادیم (متوسط ​​اندازه بدن چشمه حدود 2 میلی متر) و تشخیص دادیم که بوی آنها را تحریک می کند.

Springtails مورد آزمایش قرار گرفتند تا ببینند که چگونه آنها نسبت به بوی ژئوسمین واکنش نشان می دهند. Béla P. Mnlnar / مرکز تحقیقات کشاورزی ، مجارستان., نویسنده ارائه

ژئوسمین و 2-متیلیسوبورنئول بو بوجود آمده توسط آنتنها ، که در اصل بینی موجودات است ، حس شدند. با مطالعه چشمه های چشمه ای که در لوله های شیشه ای به شکل Y حرکت می کنند ، دیدیم که آنها ترجیحی قوی برای بازو دارند که بوی این ترکیبات خاکی را بو می کند.

به نظر می رسد فایده این حیوانات این است که بوها آنها را به سمت منبع غذایی سوق می دهد. در حالی که میکروبهای منتشره از ژئوسمین اغلب برای ارگانیسم های دیگر سمی هستند که از آنها جلوگیری می کنند ، ما متوجه شدیم که این ماده به چشمه های آزمایشی ما آزمایش نمی کند.

اما چگونه تولید این ترکیبات به نفع باکتریها است؟ استرپتومایست ها به طور معمول با رشد میسلیوم رشد می کنند - شبکه ای از سلولهای بلند و شاخه ای که با خاک در آنها رشد می کنند. توسط باد یا آب.

یافته جدید ما این است که تولید اسپور همچنین شامل انتشار آن بوهایی خاکی است که برای چشمه های چشمه جذاب هستند - و این به گسترش اسپورها توسط یک مسیر دیگر کمک می کند.

استرپتومایسس اسپورها به شاخه های یک چشمه چشمه چسبیده و به گسترش باکتری ها در خاک کمک می کنند. اولا گوستافسون / دانشگاه لوند, نویسنده ارائه

همانطور که چشمه های چشمه بر روی چرا استرپتومایسس مستعمره ، دیدیم که اسپورها به کوتیکول آنها (سطح بیرونی حیوان) چسبیده اند. Springtails دارای سطح ضد چسب و ضد آب خاصی می باشد باکتریها به طور معمول به آن نمی چسبند، اما استرپتومایسس اسپورها می توانند بچسبند ، احتمالاً به این دلیل که لایه سطحی ضد آب خود را دارند. اسپورهای خورده شده توسط فنرها نیز می توانند زنده بمانند و در گلوله های مدفوع دفع شوند.

بنابراین ، بهار کمک می کند تا گسترش یابد استرپتومایسس اسپورها هنگام عبور از داخل خاک ، به همان روش زنبورهای گرده افشانی مجبور به بازدید از گلها می شوند و دانه های گرده ای را که به بدنشان می چسبد ، می گیرند و سایر گیاهانی را که بازدید می کنند بارور می کنند. پرندگان انواع توت ها یا میوه های جذاب را می خورند و به گیاه کمک می کنند تا دانه های آن را با کشیدن خود پخش کند.

دفعه دیگر که با آن بوی خاکی روبرو می شوید ، بگذارید یادآور باکتری های جذاب و بسیار با ارزش است که در زیر پاهای شما رشد می کند. شما ممکن است در حال ارتباط با نوع باستانی ارتباط بین باکتریها و موجوداتی که با آنها در خاک زندگی می کنند ، گوش کنید.

درباره نویسنده

Klas Flärdh ، استاد زیست شناسی سلول های مولکولی ، دانشگاه لوند و پل بچر ، دانشیار در اکولوژی شیمیایی ، دانشگاه علوم کشاورزی سوئد

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

نشستند