一场大雨过后,空气中会弥漫着一股清新的泥土味。这种泥土的味道是怎么来的呢?原来,土壤中含有大量放线菌、粘细菌、蓝细菌以及丝状真菌,这些微生物产生一些挥发性有机化合物(VOCs)构成了土壤的味道。其中,最常见的是土臭素(一种天然的萜类化合物)和2-甲基异茨醇(2-MIB)。
研究发现,对于在土壤中生存的一些小型动物来说,这种气味十分有益。比如,弹尾目动物(一种小型节肢动物,俗称跳虫)能以土壤中的放线菌和真菌为食。它们的触角能捕捉到这些气味分子,进而确定这些微生物的位置。
然而,最新一项发表在《自然-微生物学》上的文章表明,看似因放出气味而被跳虫吃了的放线菌,其实也利用了跳虫,而气味则是它们的“诱饵”。
在实验中,研究人员利用气相色谱分析了一种放线菌——天蓝色链霉菌产生的挥发性有机化合物。随后,他们观察了跳虫对这些小分子化合物的反应,发现不仅是土臭素,合成土臭素的一些中间产物以及副产物大根香叶烯-D,都能引起跳虫触角上的电生理反应。此外,天蓝色链霉菌产生的挥发性有机化合物,对跳虫具有明显的吸引力,但对于其他昆虫并没有明显的影响。
链霉菌进入繁殖期时,会产生大量的子代孢子。研究人员发现,链霉菌产生这些挥发性化合物时,恰好是它们产生的孢子开始扩散的时期。因此,当被吸引的跳虫前来食用这些链霉菌时,便在无意间充当了帮助孢子扩散的媒介。
除了体表能帮助传播孢子外,跳虫在摄食链霉菌后产生的排泄物,也能促进链霉菌孢子的传播。研究人员收集了跳虫的排泄物,并洗去体表附着的孢子。他们发现,70.8%的跳虫粪便颗粒都含有活的链霉菌孢子。这一发现也证实,链霉菌虽然被跳虫摄入,但它们的孢子仍能在跳虫的肠道中存活,并进行再次传播。
一些研究证实,链霉菌能产生多种对无脊椎动物有害的代谢产物。因此,当土壤中的其他动物,如秀丽隐杆线虫感知到这些泥土味的小分子时,它们一般会尝试逃走。但有趣的是,以链霉菌作为唯一食物来源的跳虫却不会“中毒”。
研究人员发现,跳虫的基因组含有多个解毒机制相关的基因簇,因此它们能暴露在含有各种有毒物质的土壤中。而链霉菌产生的多种抗生素,还能帮助跳虫杀死体内的病原体。考虑到跳虫和链霉菌在土壤中均具有很高的丰富度,研究人员推测,这两类生物在很久之前,就形成了这种特殊的“互利”的关系。
