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雨后出现独特气味的原因 由5亿年历史化学“交流”模式介导

雨后出现独特气味的原因 由5亿年历史化学“交流”模式介导

雨后出现独特气味的原因 由5亿年历史化学“交流”模式介导

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:一个国际科学家团队的新研究表明,雨后立即可辨认的泥土味是由试图吸引特定节肢动物的细菌释放出来的,作为传播孢子的一种方式。这种气味是有5亿年历史的化学“交流”例子,是为了帮助某种特定类型的细菌传播而进化出来的。

长期以来,科学家们一直对下雨时出现的独特气味着迷。当一个季节的第一场雨落到干燥的土壤上时,这种气味就会特别突出。两位澳大利亚的研究人员将这种气味命名为“潮土油”(petrichor,久旱逢甘霖的泥土味)。因为20世纪60年代的一项有影响力的研究表明,在干燥时期,某些植物会产生一种特殊的油脂,然后在下雨时释放到空气中。

Petrichor的一个主要成分是一种叫做土臭素(geosmin)的有机化合物。科学家们已经知道,有一种常见的细菌属--链霉菌(Streptomyces)会产生土臭素。几乎所有种类的链霉菌在死亡时都会释放出土臭素,但直到现在为止,人们还不清楚这种细菌产生这种独特气味的确切原因。

“事实上,它们都会产生土臭素这一事实表明,它赋予了这种细菌一种选择性的优势,否则它们不会这样做,”新研究的一位作者Mark Buttner说。“所以,我们怀疑它们在向什么东西发出信号,最明显的是一些动物或昆虫可能会帮助分发链霉菌孢子。”

通过一系列的实验室和野外实验,研究人员发现,土臭素能特别吸引一种叫弹尾虫的小型节肢动物。研究人员通过研究弹尾虫的触角,发现这种生物可以直接感应到土臭素。研究人员认为,这两种生物是一起进化的,链霉菌是弹尾虫的食物,而弹尾虫随后传播细菌孢子,帮助播种新的链霉菌菌群。

“这两者是互利的,”Buttner解释说。“弹尾虫吃链霉菌,所以土臭素将它们吸引到有价值的食物来源。而且,弹尾虫会将孢子分布在它们的身上和粪便中,这些孢子都粘在它们的身上,而粪便中充满了有生命力的孢子,所以链霉菌会被驱散。这类似于鸟类吃植物的果实。它们在得到食物的同时,还能分发种子,这对植物有好处。”

这种共生关系是链霉菌生存的关键,因为已知该菌会产生某些抗生素化合物,使其对其他生物如果蝇或线虫等有毒。另一方面,弹尾虫会产生一些新奇的酶,这些酶可以解毒链霉菌产生的抗生素。这一令人信服的新发现表明,这种标志性的湿地气味的一个主要因素是由细菌和节肢动物之间近5亿年的关系所支撑,这种关系是由一种异常特殊的化学交流模式所介导的。

“我们过去认为链霉菌的孢子是通过风和水来传播的,但在土壤中的小气室中,风或水几乎没有什么空间,”Buttner说。“所以,这些小型原始动物已经成为完成链霉菌生命周期的重要组成部分,它是科学界已知的最重要的抗生素来源之一。”

这项新研究发表在《自然微生物学》杂志上。

相关报道:生物学家:雨的味道是诱饵

(神秘的地球uux.cn报道)据俄罗斯卫星网:瑞典隆德大学科学家证实,雨后新鲜空气中残留的“雨的味道“来自土壤微生物分泌用以吸引节肢动物的一些特殊的挥发物质。

这对微生物至关重要,因为节肢动物,特别是弹尾目,可以将微生物散播到全球各地。

弹尾目动物以真菌、微生物和小颗粒有机物为食,而微生物的孢子会在节肢动物动动时分泌出来。《自然•微生物学》称,许多链霉菌属细菌会产生两种挥发物质——土臭素和2-甲基异冰片醇,形成特殊的气味。

科学家开展一系列研究,培养数个链霉菌菌落,装在专门的陷阱里,放入森林。数天后,陷阱里就引来了很多以链霉菌为食的节肢动物。生物学家研究了接下来的过程。原来,大部分链霉菌以孢子的形式在节肢动物体内存活,节肢动物会将这些孢子远距离传播。

另外,微生物会产生大量挥发性分子,其中部分是它们生命活动的产物,另外一部分则用于发信号。比如,加速动物尸体分解的细菌会产生尸胺和腐胺,味道会吓走所有多细胞动物。

这项研究的重要性在于揭示出各种自然共生现象的机制——互惠共生。细菌给节肢动物提供食物,而节肢动物帮助细菌去到它们自己无法抵达的地方。正因如此,许多微生物甚至病毒能和多细胞生物共存。




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