Симбиоз возрастом 500 миллионов лет — причина уникального запаха дождя

Люди давно восхищаются уникальным запахом, который появляется, когда проходит дождь. Аромат особенно заметен, когда первые дожди в сезоне попадают на сухую почву. Два австралийских исследователя назвали этот аромат «запах петрикор» (землистый запах, который ощущается после дождя) после того, как в 1964 году во время одного из важных исследований было высказано предположение, что некоторые растения производят определенное масло в засушливые периоды, а затем выпускают его в воздух во время дождя.

Одним из основных компонентов петрикора является органическое соединение, называемое геосмин. Ученые уже давно знают, что общий род бактерий, известный как Streptomyces (стрептомицеты), производит геосмин. Практически все виды Streptomyces выделяют геосмин при гибели, но до сих пор неясно, почему именно бактерии генерируют этот особенный аромат.

«Тот факт, что все они производят геосмин, позволяет предположить, что он дает избирательное преимущество бактериям, иначе они бы этого не сделали», — говорит автор нового исследования Марк Буттнер. «Итак, мы подозревали, что они что-то сигнализируют, и наиболее очевидной вещью будет какое-то животное или насекомое, которое может помочь распространить споры Streptomyces».

В ходе ряда лабораторных и полевых экспериментов исследователи обнаружили, что геосмин особенно привлекает вид крошечного членистоногого, называемого Коллембола (Springtails).

Изучая антенны их хвостиков, исследователи обнаружили, что организмы могут непосредственно определять геосмин. Исследователи предполагают, что оба организма эволюционировали вместе, Streptomyces служили пищей для коллемболы, в то время как коллемболы впоследствии распространяли бактериальные споры, помогая вырастить новые колонии бактерий Streptomyces.

«Это взаимная выгода», — объясняет Марк Буттнер. «Коллемболы питаются Streptomyces, поэтому геосмин привлекает их к ценному источнику пищи. Их хвостики распределяют споры, как налипшие на их телах, так и на испражнениях, которые полны жизнеспособных спор, так что Streptomyces рассеиваются. Это аналогично птицам, поедающим плоды растений. Они получают пищу, но также распределяют семена, которые приносят пользу растениям».

Эти симбиотические отношения являются ключом к выживанию Streptomyces, поскольку известно, что бактерии производят определенные антибиотические соединения, которые делают его токсичным для других организмов, таких как плодовые мухи или нематоды.

С другой стороны, коллемболы генерируют ряд новых ферментов, которые могут детоксифицировать антибиотики, продуцируемые Streptomyces.

Это новое открытие предполагает, что основным элементом этого культового аромата влажной земли является почти 500-миллионная связь между бактериями и членистоногими, опосредованная необычайно специфическим способом химической связи.

«Раньше мы считали, что споры Streptomyces распространялись ветром и водой, но оказалось, что это не так. Таким образом, коллемболы — эти маленькие примитивные животные стали важными для завершения жизненного цикла Streptomyces, одного из самых важных источников антибиотиков, известных науке».

Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Microbiology.