Därför luktar det sommar
Mustig jord, uppfriskande sommarregn och multnande löv – olika årstider bjuder på olika dofter. Mest luktar sommaren, till och med åskväder har sin specifika doft.
Men varför luktar det?
Få dagar är så förknippade med själsligt uppvaknande och nytändning som den första vårdagen. När solen äntligen visar sig och bländar yrvakna övervintrare, när gruset sopas bort från vägarna och påskliljorna prunkar i rabatterna. Och över stad och land hänger en angenäm doft av jord.
Den välbekanta doften har inte bara att göra med böndernas nyupptagna aktivitet på åkrarna utan beror även på mikroskopiska jordbakterier av släktet Streptomyces. Huvudkomponenten i jorddoften är det flyktiga organiska ämnet geosmin (från grekiskans geō som betyder jord och osmḗ som betyder lukt) som vårt luktsinne är väldigt känsligt för.
– Vi kan känna tio nanogram per liter, det är som en droppe i en olympisk swimmingpool, säger Paul Becher, docent i kemisk ekologi vid Sveriges Lantbruksuniversitet.
Människan både gillar och ogillar denna doft (och i förlängningen smak). Till exempel är geosmin orsaken till att vissa fisksorter upplevs ha en dyig smak och i sötvatten ger geosmin en oönskad bismak, vilken vi människor tolkar som dålig vattenkvalitet. Men det är också geosmin som ger rödbetor dess karaktäristiska jordiga smak och lukten används även inom parfymtillverkning.
Bakterie bakom doften
Trots att forskare länge har känt till att geosmin produceras av bakterier är det först nyligen som de har fått ett svar på varför de tillverkar substansen. Paul Becher och hans kollega Klas Flärdh, professor i mikrobiologi vid Lunds universitet, ingår i den internationella forskargrupp som nyligen knäckte koden och kom fram till doftämnets syfte för bakterierna.
Mikroskopbild av bakterien Streptomyces hygroscopicus. Bild: Wikimedia Commons CC-BY-SA-4.0
Streptomyces: Är ett släkte på drygt 500 olika sorters bakterier som växer i främst jord och vatten. Streptomyces producerar två tredjedelar av all antibiotika och används även för att framställa svamp- och parasitdödande läkemedel. Vissa sorter kan dock orsaka sjukdom hos människor.
Källa: Science direct
– Eftersom geosmin är en välkänd doft som alla streptomyceter producerar tänkte vi att det kunde vara av allmänt intresse att ta reda på anledningen, säger Klas Flärdh och fortsätter:
– Vi upptäckte att bakterierna bara producerar geosmin när de bildar sporer och att doften attraherar insektsliknande organismer som kallas hoppstjärtar, som äter bakterierna och sprider sporer som fastnar på deras kroppar.
Genom att fästa elektroder på hoppstjärtarnas antenner, där doftsinnet sitter kunde forskarna se att de reagerade starkt på geosmin.
– Man kan likna det vid fåglar som sprider frön och kärnor i naturen, eller vid bin som sprider pollen. Både bakterierna och hoppstjärtarna har funnits i hundratals miljoner år, så det är en mycket gammal interaktion. Det är alltså möjligt att det finns fler funktioner än de vi hittills känner till, säger Klas Flärdh.
Klotformig hoppstjärt. Bild: Wikimedia, Tim Evison CC-BY-SA-3.0
Hoppstjärtar är en millimeter stora leddjur som finns i alla världsdelar, inklusive Antarktis. De är över 400 miljoner år gamla och antalet arter uppgår till cirka 8 800. Kroppen kan vara täckt av fjäll eller hår och undertill på bakkroppens första segment sitter en hoppgaffel. När djuret slår sin hoppgaffel mot marken slungas det framåt och uppåt.
Källa: Anticimex och Blomsterfrämjandet
Sommardofter har vingar
Det är inte bara våren som har en speciell doft. Vem har inte reagerat på den starka doft som ett lätt sommarregn för med sig? Denna doft kallas petrichor och består dels av geosmin, dels av doftpartiklar (aerosoler) som växterna ger ifrån sig när det regnar. Eftersom det finns mest växtlighet när det är sommar är petrichor tydligast när det är varmt ute. Dessutom sprider sig dofter lättare vid hög temperatur.
– Ju varmare det är desto flyktigare blir partiklarna. En doft som förgasas får vingar och värme gör att växterna avger mer, säger Johan Lundström, luktforskare på institutionen för klinisk neurovetenskap vid Karolinska Institutet.
Han liknar det med vad som händer med parfym när vi är svala respektive varma. Först när vi studsar loss på dansgolvet blommar doften ut till fullo. Hur flyktig en doft är beror också på luftfuktigheten – ju högre luftfuktighet desto mer kan näsan lukta. Slemhinnorna är mindre torra och kan känna mer och fler lukter.
Därför doftar åskan
– När det regnar ökar luftfuktigheten samtidigt som växter släpper ut mer doft. Dessutom blir jorden fuktig och släpper ifrån sig geosmin, därför doftar det mycket efter ett sommarregn.
En annan säsongsbunden doft är den av åskväder (som är vanligast under sommarhalvåret). Den friska och något skarpa lukten uppstår när elektriska urladdningar klyver syre- och kväveatomer i atmosfären. Istället bildas kväveoxid som i sin tur reagerar med andra kemikalier och bildar ozon. För den som genast måste veta hur blixtar luktar, men sörjer att det inte är åsksäsong kan ställa sig vid en kopieringsmaskin där det också bildas elektriska urladdningar som skapar ozon.
Snö samplar lukter
Varm och fuktig miljö innebär alltså mycket växtlighet som kan avge dofter, och att näsans slemhinnor blir i topptrim. Det omvända gäller på vintern när det är kallt och torrt ute: ingen växtlighet = inga dofter, samt att kall luft gör näsan mindre känslig. Men, ,kanske vissa utropar, snö luktar ju?!
– Ja, men inte så mycket. Snö i sig har inte mycket lukt utan drar främst till sig andra luktpartiklar, till exempel lättflyktiga organiska föreningar. Vad du egentligen känner är förändringen i luftfuktighet och lufttryck, säger Johan Lundström.
Lövens sista andetag
Sist ut av årstidernas dofter är hösten. Återigen är det den sjunkande temperaturen som gör sig påmind och sänker både växtlighetens och ditt luktsinnes aktivitet. Specifika dofter tenderar då att sticka ut mer, till exempel löv som förmultnar och svampar som ploppar ur jorden.
När löven faller av träden avger de aromatiska gaser, bland annat terpen och terpenoider, genom mikroskopiskt små öppningar, klyvöppningar, som finns på växternas blad, framför allt på undersidan.
Klyvöppningarnas funktion är att reglera hur snabbt bladet utbyter gas med omgivningen, och när löven bryts ner frigörs partiklar som avger den typiska lövhögsdoften.
En klyvöppning på en tomatplantas blad, fotograferad med svepelektronmikroskop. Ur luft som kommer in genom klyvöppningen kan bladet utvinna koldioxid som används vid fotosyntes och/eller syrgas som används vid cellandning.
Text: Izabella Rosengren på uppdrag av forskning.se
Vetenskaplig artikel:
Developmentally regulated volatiles geosmin and 2-methylisoborneol attract a soil arthropod to Streptomyces bacteria promoting spore dispersal
- Abstract
Volatile compounds emitted by bacteria are often sensed by other organisms as odours, but their ecological roles are poorly understood1,2. Well-known examples are the soil-smelling terpenoids geosmin and 2-methylisoborneol (2-MIB)3,4, which humans and various animals sense at extremely low concentrations5,6. The conservation of geosmin biosynthesis genes among virtually all species of Streptomyces bacteria (and genes for the biosynthesis of 2-MIB in about 50%)7,8, suggests that the volatiles provide a selective advantage for these soil microbes. We show, in the present study, that these volatiles mediate interactions of apparent mutual benefit between streptomycetes and springtails (Collembola).
In field experiments, springtails were attracted to odours emitted by Streptomyces colonies. Geosmin and 2-MIB in these odours induce electrophysiological responses in the antennae of the model springtail Folsomia candida, which is also attracted to both compounds. Moreover, the genes for geosmin and 2-MIB synthases are under the direct control of sporulation-specific transcription factors, constraining emission of the odorants to sporulating colonies. F. candida feeds on the Streptomyces colonies and disseminates spores both via faecal pellets and through adherence to its hydrophobic cuticle. The results indicate that geosmin and 2-MIB production is an integral part of the sporulation process, completing the Streptomyces life cycle by facilitating dispersal of spores by soil arthropods.
Från www.forskning.se press release
www red DiabetologNytt