新研究发现：雨后的泥土清香，不是“香”，是细菌发出的警告信号

一场大雨过后，打开窗户，一阵泥土的“清香”扑面而来，甚是让人感觉神清气爽。然而你可能不知道的是，这种所谓的“清香”，实际上是由某些细菌释放出来有机化合物——土臭素，在化学结构上，它是一种十氢化萘的衍生物。

很长一段时间里，科学家们不清楚潮湿土壤中的细菌为何要释放这种化合物，而最近发表在《应用与环境微生物学》（Applied and Environmental Microbiology）上的一项新研究指出，这种气味其实是对细菌的捕食者——线虫——的一种警告信号。

这种警告信号，可以触发没有视力的线虫的嗅觉或味觉，就像有毒箭蛙身上的鲜艳颜色和河豚的尖刺告诉捕食者要远离一样，这种信号告诉线虫它们即将捕食的细菌是有毒的。

秀丽隐杆线虫

像秀丽隐杆线虫这样只有几毫米长的线虫体型很小，但在包括南极洲在内的整个地球上都能找到。线虫也是地球上数量最多的动物，约占全球动物种群的五分之四。研究人员在研究中经常使用线虫作为模式生物，因为它们的生物系统不太复杂，但与人类的生物系统相似。

化学与生物化学系副教授、论文的指导作者布兰登·芬德利（Brandon Findlay）说：“通过我们的研究，我们发现腔色链霉菌（Streptomyces coelicolor，一种对秀丽隐杆线虫有毒的细菌）释放的土臭素除了作为信号外，似乎没有任何作用。它不能帮助细菌生长、进食或分裂，它不能直接抵御捕食者，它似乎只是一个警告。”此前，他从来没见过其他任何的细菌产生的化学物质以这种方式起作用。

腔色链霉菌

这项研究由莉安娜·扎鲁比（Liana Zaroubi）领导，她是芬德利的学生，目前正在西蒙·弗雷泽大学攻读博士学位。扎鲁比承认，她对土臭素进行了很长一段时间的研究，才意识到这种有机化合物其实是一种警告信号。

“这绝对不是显而易见的，”她说。“我排除了许多假设，然后才发现土臭素起到了警告信号的作用。然而，每个排除的实验都揭示了有助于阐明土臭素奥秘的重要线索。我们遵循了科学的研究方法，我相信这是这一发现的关键。”

研究人员使用了几种线虫来验证他们的假设。首先，他们观察了线虫在琼脂平板上的运动和行为，琼脂平板上有土臭素，但没有细菌。在这种情况下，蠕虫对化合物的存在产生了负面反应，快速移动并频繁改变方向，即使土臭素本身对线虫是无毒的。然而，没有专门用于味觉的化学感觉酶神经元的突变线虫被观察到行为正常。

研究人员设计了一个单独的实验，用到了腔色链霉菌。研究人员观察到，当线虫能尝到土臭素的存在时，它们会避开猎物。但那些没有专门用于味觉的化学感觉酶神经元的线虫，则直接吞噬了有毒细菌，可以预见，对土臭素感知的缺乏，对捕食者和猎物都会造成致命的后果。

简单来说，细菌在给周围线虫发出警告：“你不要来吃我，我是有毒的。”

土臭素是一种刺激性很强的有机化合物，只要空气中的土臭素含量超过一万亿分之五，人类的鼻子就能检测到它。虽然很多人觉得这种气味很好闻，让人心情舒畅，但它来自有毒的细菌，这种细菌通常会在人类的饮用水中产生污染物，使水的味道尝起来很像污垢。

很长一段时间以来，土臭素在生物学上的应用范围科学家们还不完全清楚。然而，研究人员认为，该化合物可以深入了解细菌和它们的捕食者如何相互作用，以及避免毒素等复杂行为是如何演变的。

来源：寰宇科学新观察