Чем пахнет весна
Запах весны, он же запах свежей земли – это сигнал, который почвенные бактерии посылают мелким почвенным членистоногим, чтобы те пришли и разнесли бактериальные споры на новые территории.
Запах весны – это запах двух микробных веществ, геосмина и 2-метилизоборнеола. Ими пахнет свежевскопанная земля, и ими пахнет воздух после ливня, когда от падающих на землю капель поднимаются вверх аэрозольные пары. Наш нос настолько чувствителен к «запаху весны и земли», что может различить эти пахучие вещества в ничтожных количествах – их доля может составлять всего несколько сотен на триллион. Геосмин и 2-метилизоборнеол синтезируют почвенные бактерии стрептомицеты: геосмин умеют делать почти все стрептомицеты, а гены для синтеза 2-метилизоборнеола есть примерно у половины видов. Очевидно, обе молекулы для них очень важны и нужны, но для чего именно?
Исследователи из Шведского сельскохозяйственного университета, Центра Джона Иннеса и Лундского университета предположили, что бактерии используют «запах весны» как сигнал. Ловушки с пахнущими стрептомицетами помогли выяснить, кого привлекает запаховый сигнал – оказалось, на микробно-весенний запах стремятся почвенные существа под названием ногохвостки, или коллемболы. Это мелкие шестиногие членистоногие; их легко спутать с насекомыми, и их действительно многие называют первичнобескрылыми насекомыми, хотя другие специалисты полагают, что ногохвостки – особая группа вне класса Насекомых. Ногохвостки всеядны и играют большую роль в переработке почвенной органики.
Эксперименты показали, что ногохвостки действительно стремятся туда, где пахнет стрептомицетами: если коллемболу запускали в Y-образную трубку, в одном из ответвлений которой пахло геосмином и другими бактериальными веществами, то ногохвостка предпочитала ползти на этот запах. Также ногохвосткам в усики-антенны вводили электроды, чтобы отследить их активность в ответ на запах стрептомицетов – и антенны ногохвосток активно реагировали на геосмин и 2-метилизоборнеол.
В статье в Nature Microbiology говорится, что ногохвостки приходят к стрептомицетам, чтобы их съесть, причём у ногохвосток есть устойчивость к антибиотикам, которыми славятся стрептомицеты (как известно, эти бактерии вообще главные поставщики различных антибиотиков для медицины). Но, поедая бактерий, ногохвостки разносят их споры, которые либо проходят через их кишечник, либо просто прилипают к телу членистоногих – гидрофобные споры легко прилипают к гидрофобным покровам ногохвосток. Они помогают бактериям расселяться, подобно тому, как птицы помогают расселяться растениям, разнося их семена. Активность генов, которые управляют у бактерий синтезом геосмина, тесно связана с развитием бактериальной колонии: как только колония созрела для того, чтобы в ней появились споры, геосминовые гены активируются, и на запах геосмина приходят ногохвостки.
Считалось, что стрептомицеты распространяются ветром и водой, но если живёшь в толще почвы, на ветер и воду рассчитывать особо не приходится. Поэтому бактерии вступили в симбиоз с ногохвостками – симбиоз довольно удачный, если учесть, что этим отношениям уже несколько сотен миллионов лет.
