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的有機化合物，而且你喜歡的這種味道，其實是細菌部下的“氣味陷阱”，吸引跳蟲食用以幫助鏈霉菌子代孢子傳播。

注：圖片截自Nature

　　近日，一項發表于 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的具有揮發性有機化合物（VOCs）構成，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問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探討這一氣味的來源，而是研究“土臭素和其他鏈霉菌揮發性有機化合物在土壤生態系統中的作用”。

跳蟲長這樣 ↑

　　研究人員發現，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——一種小型節肢動物，俗稱跳蟲，喜歡潮濕的環境，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性氣味的反應發現，跳蟲不僅對土臭素有感覺，對合成土臭素的中間產物 germacradieno l 以及副產物大根香葉烯-D 也能使觸角產生電生理反應。

　　特殊的“互利”關系

　　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。研究人員發現，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。

　　研究人員發現，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。這一發現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動，而是存在著一種特殊的“互利”關系。

　　有研究指出，鏈霉菌會產生一些有害的代謝產物，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的基因簇。另外，鏈霉菌能夠產生多種抗生素，幫助跳蟲殺死體內的病原體。

　　泥土清香之謎

　　關于雨后泥土味道的研究最早可回溯至 1881 年，科學家 Berthelot 和 Andre 發現，這種土壤氣味能夠以蒸餾方式提取出。

　　而后，有科學家發現，培養基上培養的粘細菌也會產生類似的土腥味，由此推測可能與雨后空氣中的“泥土的氣息”有關。

　　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。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生的代謝物質，也就是土臭素的味道。

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生的分子。這種分子名為土臭素，由鏈霉菌產生。大多數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。

　　參考資料：

　　【1】https://www.nature.com/articles/s41564-020-0697-x

　　【2】https://www.sciencealert.com/that-rain-smell-turns-out-we-re-smelling-the-circle-of-life

　　【3】https://www.readcube.com/articles/10.1038/201993a0

　　【4】https://www.nature.com/articles/2071415a0

　　【5】https://www.zhihu.com/question/23568078

　　【6】https://tech.sina.com.cn/d/v/2020-04-10/doc-iirczymi5450532.shtml

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Nature论文最新发现：雨后的泥土清香，其实是一种生物陷阱的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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