想象一下，夏季連旱幾日，忽下一場大雨，將大地洗刷一遍，樹葉更綠花更紅，連空氣都會彌漫著一股泥土的清香。于是你深呼吸一口，以為感受到了大自然的清香。
但科學家會告訴你，這種雨后的泥土“芳香”其實是一些真菌揮發(fā)的有機化合物，而且你喜歡的這種味道，其實是細菌布下的“氣味陷阱”，吸引跳蟲食用以幫助鏈霉菌子代孢子傳播。
雷鋒網(wǎng)注：圖片截自 Nature
近日，一項發(fā)表于 Nature 的文章對這一“氣味陷阱”進行了闡釋，論文題為“Developmentally regulated volatiles geosmin and 2-methylisoborneol attract a soil arthropod to Streptomyces bacteria promoting spore dispersal”。
跳蟲與鏈霉菌科學研究指出，雨后的泥土味叫“petrichor” （潮土油），是由土壤中含有大量放線菌、粘細菌、藍細菌和以及絲狀真菌散發(fā)的具有揮發(fā)性有機化合物（VOCs）構(gòu)成，通常這類化合物包含土臭素（Geosmin）和 2-甲基異茨醇（2-MIB）。
事實上，這些分子氣味不僅存在于土壤中，還日常生活中也很常見。只不過，當你在飲水機或者食物上聞到這種分子的氣味時，可能就不會以為是“香味”了，而可能是“餿味”；也就是說這些食物/水已被微生物污染了。
不過，最新研究并不是繼續(xù)探討這一氣味的來源，而是研究“土臭素和其他鏈霉菌揮發(fā)性有機化合物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的作用”。
跳蟲長這樣 ↑
研究人員發(fā)現(xiàn)，這種氣味不僅能夠被人類感知，還會吸引一些小型動物，比如 Collembola——一種小型節(jié)肢動物，俗稱跳蟲，喜歡潮濕的環(huán)境，以土壤中的放線菌、粘細菌等真菌為食。對 Collembola 而言，這種泥土味更像是“食物香味”。
為了進一步研究，工作人員在實驗中分析了土壤中其中一種放線菌——天藍色鏈霉菌（Streptomyces coelicolor）。鏈霉菌屬于革蘭氏陽性細菌的一種，看起來類似絲狀真菌，當它準備繁殖時會產(chǎn)生孢子，這些孢子可以將新生的細菌傳播到四面八方。
研究人員觀察了跳蟲對揮發(fā)性氣味的反應發(fā)現(xiàn)，跳蟲不僅對土臭素有感覺，對合成土臭素的中間產(chǎn)物 germacradieno l 以及副產(chǎn)物大根香葉烯-D 也能使觸角產(chǎn)生電生理反應。
特殊的“互利”關(guān)系土壤中的鏈霉菌像是一個誘餌，釋放出氣味信號吸引跳蟲。那么，跳蟲對這些真菌又有什么作用呢？
研究指出，跳蟲能夠幫助真菌孢子的擴散，幫助鏈霉菌完成生命周期。跳蟲幫助孢子傳播的方式主要有兩種，一是體表粘附；二是食用后通過排泄傳播。
論文指出，跳蟲體表皮膚具有抗粘性，且覆蓋了疏水性的蠟質(zhì)層，大部分真菌無法吸附在跳蟲表面，但孢子可以。研究人員發(fā)現(xiàn)，在接觸鏈霉菌的跳蟲體表上，存在 1 萬~10 萬個鏈霉菌孢子，主要吸附于跳蟲剛毛之上。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在跳蟲排泄物中，有 70.8% 的跳蟲糞便顆粒含有活的鏈霉菌孢子。這一發(fā)現(xiàn)證實了孢子能夠在跳蟲的腸道中存活并通過排泄再次進行傳播。
值得注意的是，跳蟲與鏈霉菌之間不僅是單一向的利益驅(qū)動，而是存在著一種特殊的“互利”關(guān)系。
有研究指出，鏈霉菌會產(chǎn)生一些有害的代謝產(chǎn)物，不利于無脊椎動物食用。但對跳蟲而言，鏈霉菌是其唯一的食物來源，這主要歸功于跳蟲基因組中含有的多個解毒機制相關(guān)的基因簇。另外，鏈霉菌能夠產(chǎn)生多種抗生素，幫助跳蟲殺死體內(nèi)的病原體。
泥土清香之謎關(guān)于雨后泥土味道的研究最早可回溯至 1881 年，科學家 Berthelot 和 Andre 發(fā)現(xiàn)，這種土壤氣味能夠以蒸餾方式提取出。
而后，有科學家發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基上培養(yǎng)的粘細菌也會產(chǎn)生類似的土腥味，由此推測可能與雨后空氣中的“泥土的氣息”有關(guān)。
到了 1964 年，澳大利亞研究者 I. J. BEAR 和 R. G. THOMAS 對該氣味作出了解釋，并將該氣味命名為 petrichor。研究人員指出，這一泥土氣味與放線菌相關(guān)。放線菌主要存在于潮濕土壤中，并且會在土壤中生成孢子。而雨后的泥土氣息就來自于放線菌在生成孢子的過程中所產(chǎn)生的代謝物質(zhì)，也就是土臭素的味道。
雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))注：圖片截自論文
另外，約翰英納斯研究中心（John Innes Centre）的分子微生物學主任 Mark Buttner 教授曾向 BBC 記者表示：
人們聞到的潮濕土壤味實際上那是某種細菌產(chǎn)生的分子。這種分子名為土臭素，由鏈霉菌產(chǎn)生。大多數(shù)健康的土壤中都存在鏈霉菌，它們也被用于制造抗生素。撞擊地面的水滴使土臭素釋放到空氣中，陣雨之后的土臭素濃度遠高于下雨之前。很多動物對它都很敏感，尤其是人類。
由此，雨后泥土香味之謎，也就被揭開了。
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