คุณเคยสงสัยบ้างไหมว่าสาเหตุที่ทำให้เกิดกลิ่นดินซึ่งเกิดขึ้นหลังจากฝนตกในฤดูร้อน กลิ่นลึกลับที่เรียกว่า“เพทริชอร์” และส่วนประกอบหลักของมันคือสารประกอบอินทรีย์ที่เรียกว่า geosmin ซึ่งอยู่รอบ ๆ ดินชื้น
Geosmin มาจาก "geo" กรีกโบราณความหมายโลกและ "osme" หมายถึงกลิ่น เราใช้กลิ่นนี้เป็นส่วนผสมในน้ำหอมและมันคืออะไร ให้บีทรูทมีรสชาติเหมือนดิน. Geosmin สามารถรับรู้ได้ว่าเป็น "ปิด" รสชาติในน้ำและไวน์
สัตว์สามารถตรวจจับ geosmin ยกตัวอย่างเช่นแมลงวันผลไม้ไม่ชอบ geosmin และหลีกเลี่ยงสิ่งที่มีกลิ่นของมันอาจจะหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนและ อาหารที่อาจเป็นพิษ. แต่ทำไม geosmin ถึงเกิดขึ้นในดิน? ในฐานะส่วนหนึ่งของทีมนักวิทยาศาสตร์จากสวีเดนสหราชอาณาจักรและฮังการีเราได้ค้นพบชีววิทยาที่น่าสนใจที่อยู่เบื้องหลังสารประกอบอันลึกลับนี้
โครงสร้างทางเคมีของ geosmin Raimundo79 / Shutterstock
มีกลิ่นเหมือนวิญญาณทีม (จุลินทรีย์)
นักวิทยาศาสตร์ได้รู้จักกันมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ที่ geosmin ทำโดยจุลินทรีย์ในดินส่วนใหญ่โดยแบคทีเรียที่มีชื่อทางวิทยาศาสตร์ Streptomyces. แบคทีเรียเหล่านี้มีอยู่มากมายในดินและเป็นหนึ่งในนักเคมีที่ดีที่สุดของธรรมชาติเนื่องจากพวกเขาสร้างโมเลกุลที่หลากหลาย (เรียกว่าเมตาโบไลต์เฉพาะ) จากการที่ยาปฏิชีวนะจำนวนมากได้รับมา Streptomycetes และญาติสนิททำให้ สารพิเศษหลายพันชนิด - ขุมสมบัติที่แท้จริงสำหรับการค้นพบศักยภาพของยาปฏิชีวนะตัวใหม่
ปรากฎว่า Streptomycetes ทั้งหมดมียีนสำหรับทำ geosmin โดยบอกว่ามันมีหน้าที่สำคัญ แต่แบคทีเรียเหล่านี้ได้ประโยชน์อะไรจากการผลิต geosmin? นี่เป็นปริศนาอันยาวนาน
แบคทีเรีย Streptomycete มักพบในดินและมีชื่อเสียงว่าเป็นแหล่งของยาปฏิชีวนะที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน Tobias Kieser / John Innes Centre, Norwich, ผู้เขียนให้ไว้
In การศึกษาล่าสุดของเราเราพบว่า geosmin เป็นส่วนหนึ่งของภาษาเคมีในความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกันระหว่าง Streptomyces แบคทีเรียและ สปริงเทลสิ่งมีชีวิตที่เหมือนแมลงที่มีอยู่มากมายในพื้นดิน
เราค้นพบสิ่งนี้โดยถามว่าอาจมีสิ่งมีชีวิตในดินที่นั่นซึ่งจะดึงดูดกลิ่นของ Streptomyces. พวกเราดักจับกับดักของอาณานิคม สเตรปโตไมซิส ซีลิคัลเลอร์ และวางไว้ในทุ่งนา กับดักของเราจับสิ่งมีชีวิตดินหลายชนิดรวมถึงแมงมุมและไร แต่ที่น่าสังเกตคือมันเป็นสปริงเทลที่แสดงให้เห็นถึงความพึงพอใจเป็นพิเศษสำหรับกับดักที่ดักเหยื่อด้วยการสร้าง geosmin Streptomyces.
การใช้สปริงหางชนิดพิเศษ ฟอลโซเมีย แคนดิดาเราได้ทดสอบความรู้สึกของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้และตอบสนองต่อ geosmin เราวางอิเล็กโทรดไว้บนเสาอากาศเล็ก ๆ ของพวกมัน (ขนาดหางสปริงเฉลี่ยประมาณ 2 มม.) และตรวจพบว่ามีกลิ่นอะไรกระตุ้นพวกมัน
หางสปริงถูกทดสอบเพื่อดูว่าพวกมันตอบสนองต่อกลิ่นของ geosmin อย่างไร Béla P. Mólnar / ศูนย์วิจัยการเกษตร, ฮังการี, ผู้เขียนให้ไว้
Geosmin และ 2-methylisoborneol ซึ่งมีกลิ่นคล้ายดินนั้นถูกรับรู้โดยหนวดซึ่งเป็นส่วนสำคัญในจมูกของสัตว์ จากการศึกษาฤดูใบไม้ผลิที่เดินอยู่ในหลอดแก้วรูปตัว Y เราเห็นว่าพวกเขามีความพึงพอใจอย่างมากต่อแขนที่มีกลิ่นของสารประกอบดินเหล่านี้
ประโยชน์ที่ได้รับจากสัตว์ดูเหมือนว่าจะเป็นกลิ่นที่นำพวกเขาไปสู่แหล่งอาหาร ในขณะที่จุลินทรีย์เปล่งแสง geosmin มักจะเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่หลีกเลี่ยงพวกมันเราพบว่ามันไม่เป็นอันตรายต่อสปริงหางที่เราทดสอบ
แต่การผลิตสารเหล่านี้มีประโยชน์ต่อแบคทีเรียอย่างไร? Streptomycetes โดยปกติจะเติบโตเป็น mycelium ซึ่งเป็นเครือข่ายของเซลล์ที่ยาวและแตกแขนงที่ยึดกับดินที่พวกมันเติบโตเมื่อสารอาหารหรือสภาพในดินเสื่อมสภาพแบคทีเรียจะหนีและแพร่กระจายไปยังสถานที่ใหม่ด้วยการสร้างสปอร์ที่สามารถแพร่กระจายได้ โดยลมหรือน้ำ
การค้นพบใหม่ของเราคือการผลิตสปอร์รวมไปถึงการปล่อยกลิ่นดินที่น่าดึงดูดสำหรับสปริงเทลและช่วยกระจายสปอร์ไปตามเส้นทางอื่น
Streptomyces สปอร์สามารถเกาะติดกับกิ่งก้านของสปริงหางซึ่งช่วยกระจายแบคทีเรียในดิน Ola Gustafsson / Lund University, ผู้เขียนให้ไว้
ในขณะที่หางสปริงเล็มหญ้าบน Streptomyces อาณานิคมเราเห็นสปอร์ติดอยู่ที่หนังกำพร้า (ผิวด้านนอกของสัตว์) สปริงเทลมีพื้นผิวที่ป้องกันการยึดติดและกันน้ำได้เป็นพิเศษ แบคทีเรียมักไม่ยึดติดกับสิ่งใดแต่ Streptomyces สปอร์สามารถเกาะติดได้อาจเป็นเพราะพวกมันมีชั้นผิวที่กันน้ำได้ สปอร์ที่ถูกกินโดยสปริงหางยังสามารถอยู่รอดและถูกขับออกมาในอุจจาระ
ดังนั้นสปริงหางจึงช่วยกระจาย Streptomyces สปอร์ขณะเดินทางผ่านดินในลักษณะเดียวกับการผสมเกสรผึ้งจะถูกล่อให้ไปเยี่ยมชมดอกไม้และนำไปผสมกับละอองเกสรดอกไม้ที่ติดอยู่กับร่างกายและทำให้พืชอื่น ๆ นกกินผลเบอร์รี่หรือผลไม้ที่น่าสนใจและช่วยให้พืชกระจายเมล็ดด้วยมูลของมัน
ครั้งต่อไปที่คุณพบว่ามีกลิ่นของโลกปล่อยให้มันเป็นเครื่องเตือนใจว่ามีแบคทีเรียที่น่าสนใจและมีค่ามากที่เจริญเติบโตบนพื้นดินใต้ฝ่าเท้าของคุณ คุณอาจจะฟังการสื่อสารแบบโบราณระหว่างแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่กับพวกมันในดิน
เกี่ยวกับผู้เขียน
Klas Flärdhศาสตราจารย์วิชาชีววิทยาเซลล์โมเลกุล มหาวิทยาลัย Lund และ Paul Becher รองศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาเคมี มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์แห่งสวีเดน
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
ไอเอ็นจี
