هل تساءلت يومًا عن أسباب تلك الرائحة الترابية التي تنبعث بعد أمطار الصيف الخفيفة؟ سميت تلك الرائحة الغامضة "صخر"، والمكون الرئيسي له هو مركب عضوي يسمى geosmin ، والذي يبقى حول التربة الرطبة.
تأتي Geosmin من "geo" اليونانية القديمة ، وتعني الأرض ، و "osme" ، وتعني الرائحة. نستخدم هذه الرائحة كعنصر في العطور وهو ما يعطي الشمندر طعمه الترابي. يمكن أيضًا اعتبار Geosmin نكهة "معطلة" في الماء والنبيذ.
يمكن للحيوانات الكشف عن geosmin. ذباب الفاكهة ، على سبيل المثال ، يكره geosmin ويتجنب أي شيء له رائحة ، ربما لتجنب التلوث و من المحتمل أن تكون سامة. ولكن لماذا يصنع geosmin في التربة؟ كجزء من فريق من العلماء من السويد والمملكة المتحدة والمجر ، اكتشفنا البيولوجيا الرائعة وراء هذا المركب الغامض.
التركيب الكيميائي للجيوسمين. Raimundo79 / Shutterstock
الروائح مثل روح الفريق (الميكروبية)
لقد عرف العلماء منذ الستينيات أن الجيوسمين مصنوع بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، وبصورة أساسية من البكتيريا التي تحمل الاسم العلمي السبحية. هذه البكتيريا وفيرة في التربة وهي من بين أفضل الكيميائيين في الطبيعة ، لأنها تصنع مجموعة واسعة من الجزيئات (تسمى المستقلبات المتخصصة) التي تستمد منها العديد من المضادات الحيوية. Streptomycetes وأقاربهم يصنعون الآلاف من المستقلبات المتخصصة المختلفة - كنز حقيقي من الاكتشافات المحتملة للمضادات الحيوية الجديدة.
اتضح أن جميع بكتيريا الستربتوميت تمتلك الجين لصنع geosmin ، مما يوحي بأن لها وظيفة مهمة. ولكن ماذا تكسب هذه البكتيريا من إنتاج الجيوسمين؟ لقد كان هذا لغزًا قديمًا.
توجد بكتيريا Streptomycete عادة في التربة وتشتهر بكونها مصدر العديد من المضادات الحيوية المستخدمة حاليًا. توبياس كيسر / مركز جون إينيس ، نورويتش., مؤلف المنصوص
In دراستنا الأخيرةوجدنا أن geosmin جزء من اللغة الكيميائية في علاقة منفعة متبادلة بينهما السبحية البكتيريا و زنبرك، كائنات حية تشبه الحشرات وفيرة في الأرض.
اكتشفنا هذا من خلال السؤال عما إذا كان يمكن أن يكون هناك كائنات التربة التي يمكن أن تنجذب إلى رائحة السبحية. طعمنا الفخاخ مع مستعمرات Streptomyces coelicolor ووضعهم في حقل. استوعبت مصائدنا عدة أنواع من كائنات التربة ، بما في ذلك العناكب والعث. ولكن المثير للدهشة أن ذنب الربيع هو الذي أظهر تفضيلًا خاصًا للفخاخ التي يتم طعمها باستخدام منتج الجيوسمين السبحية.
باستخدام أنواع معينة من الربيع ، فولسوميا المبيضات، اختبرنا كيف تتفاعل هذه المخلوقات وتتفاعل مع geosmin. وضعنا أقطابًا كهربائية على هوائياتهم الصغيرة (يبلغ متوسط حجم جسم الذيل النابض حوالي 2 مم) واكتشفنا الروائح التي حفزتهم.
تم اختبار Springtails لمعرفة كيف تتفاعل مع رائحة geosmin. Béla P. Mólnar / مركز البحوث الزراعية ، المجر., مؤلف المنصوص
تم استشعار Geosmin والرائحة الترابية ذات الصلة 2-methylisoborneol بواسطة الهوائيات ، والتي هي في الأساس أنف المخلوق. من خلال دراسة ذيل النابض الذي يسير في أنابيب زجاجية على شكل حرف Y ، رأينا أن لديهم تفضيلًا قويًا للذراع التي تفوح منها رائحة هذه المركبات الترابية.
يبدو أن الفائدة من الحيوانات هي أن الروائح تؤدي بهم إلى مصدر للغذاء. في حين أن الميكروبات التي ينبعث منها الجيوسمين غالبًا ما تكون سامة للكائنات الحية الأخرى التي تتجنبها ، وجدنا أنه لم يضر بأذناب الربيع التي اختبرناه.
ولكن كيف يفيد إنتاج هذه المركبات البكتيريا؟ عادةً ما تنمو الفطريات الستربتومية كقشرة فطرية - وهي شبكة من الخلايا الطويلة المتفرعة التي تتشابك مع التربة التي تنمو فيها. عندما تنفد العناصر الغذائية أو الظروف في التربة تتدهور ، تهرب البكتيريا وتنتشر إلى أماكن جديدة عن طريق صنع جراثيم يمكن أن تنتشر بالرياح أو الماء.
اكتشافنا الجديد هو أن إنتاج الأبواغ يتضمن أيضًا إطلاق تلك الروائح الترابية الجذابة لذيل الربيع - والتي تساعد على نشر الأبواغ بطريق آخر.
السبحية تتشبث الأبواغ في بشرة ذيل الربيع ، مما يساعد على انتشار البكتيريا في التربة. علا جوستافسون / جامعة لوند, مؤلف المنصوص
كما الراعي الربيعي على السبحية مستعمرة ، رأينا جراثيم تلتصق بالبشرة (السطح الخارجي للحيوان). سبرينغ تيلز لها سطح خاص مضاد للالتصاق ومقاوم للماء البكتيريا عادة لا تلتصق بها، لكن السبحية يمكن أن تلتصق الأبواغ ، ربما لأنها تحتوي على طبقة سطحية مقاومة للماء. الجراثيم التي تأكلها الزنبرك يمكن أن تعيش وتفرز في حبيبات البراز.
لذا ، تساعد ذيل الربيع على الانتشار السبحية الأبواغ أثناء سفرهم عبر التربة ، بنفس الطريقة التي يتم بها إغراء النحل الملقح لزيارة الزهور وأخذ معهم حبوب اللقاح التي تلتصق بأجسادهم وتخصب النباتات الأخرى التي يزورونها. تتغذى الطيور على التوت أو الفواكه الجذابة وتساعد النبات على نشر بذوره مع فضلاته.
في المرة القادمة التي تواجه فيها تلك الرائحة الترابية ، اجعلها تذكيرًا بالبكتيريا الرائعة والقيمة للغاية التي تزدهر في الأرض تحت قدميك. قد تستمع إلى نوع قديم من التواصل بين البكتيريا والمخلوقات التي تعيش معها في التربة.
نبذة عن الكاتب
Klas Flärdh ، أستاذ بيولوجيا الخلية الجزيئية ، جامعة لوند وبول بيشر ، أستاذ مشارك في علم البيئة الكيميائية ، الجامعة السويدية للعلوم الزراعية
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
جي
