aroma-del-suelo-y-colembolos

Fuente: Colaje Imágenes Google

 Recientemente comienzan a estudiarse los olores del suelo, por diversos procedimientos, ya que aportan información muy relevante sobre la salud del suelo. ya iremos hablando eobre este aromático tema. 

Ya os hemos hablado del Petricor,  nombre que se ha dado al olor a Tierra mojada, su origen, etc., como podréis ver en la relación de entradas previas que os mostramos abajo.  Sin embargo, sigue indagándose acerca de su origen y función. Hoy os ofrecemos una noticia de 2021 en la cual se estudian las repercusiones de estas sustancias volátiles bacterianas que generan tales aromas sobre otros organismos del suelo. Estas sustancias parecen ser producidas por los Streptomyces (un tipo de actinobacterias) que habitan en el medio edáfico. Hasta aquí nada nuevo bajo el Sol/(Soil). Sin embargo, los autores dicen haber descubierto que su producción se dispara o acaece cuando estos microbios encuentran problemas para alimentarse. Es decir en esos momentos el medio edáfico no posee los nutrimentos adecuados. Empero a ese aroma acuden los micro-invertebrados, muy abundantes en el suelo y a los que denominamos Colémbolos. Estos bichitos se alimentan de bacterias y son atraídas, siendo atraídas por  las mentadas sustancias volátiles. Al encontrarlas, las engullen a ellas y/o sus esporas ayudando finalmente a su dispersión hacia otros enclaves en donde existe más comida para los microbios, volviendo a renacer de sus esporas.

Se trata de una àlmaria relación simbiótica que atesora una función ecológica posiblemente importante. Todo ello me recuerda a la estrategia de otro taxón que abunda en los suelos y que reacciona de manera singular cuando su población se topa con una notable escasez de nutrientes. En esos momentos, cambia de un comportamiento y morfología simples a otros francamente complejos, con vistas a la esporulación, que solo darán lugar a organismos activos cuando el ambiente alimentario sea propicio, como explicamos en nuestro post “La Inteligencia de los Mohos del Suelo y su Papel en los Ecosistemas. Tengamos en cuenta que todo ello resulta ser relevante en el metabolismo del suelo y la descomposición de la materia orgánica que se reciclan los suelos de la biosfera.

Si comparamos estos taxa observaríamos que proceden de fila muy distintos, que  responden con una estrategia bien conocida (la quiescencia en sentido amplio del término hasta que lleguen tiempos mejores). Este blogero sabe que son muy escasos los estudios de esta guisa en biología del suelo. Por lo tanto me atrevería a conjeturar que deben existir un sinfín de  relaciones similares o alternativas que nos aportarán mucha luz sobre interacción de especies en los ecosistemas y en especial en la ecología del suelo.

Os dejo con abundante material sobre este tema que hemos extraído de Internet.

Juan José Ibáñez

Continúa…….

Post anteriores relacionados con el tema

Del olor a tierra mojada a la transmisión aérea de las bacterias patógenas del suelo

Los actinomicetos, el olor a tierra y algunas cosillas mas

EL Mantillo y el Olor del Suelo Húmedo

Clasificación de los Organismos del Suelo por Tamaños (sobre colémbolos)

Biodiversidad de Especies del Suelo y Genómica (sobre colémbolos)

La Inteligencia de los Mohos del Suelo y su Papel en los Ecosistemas

El aroma de la tierra: una conexión entre las bacterias esporulantes del suelo y los colémbolos.

Al excavar en el suelo, descubrimos la fragancia de la tierra que muchos de nosotros asociamos con la jardinería, la agricultura o un paseo por el bosque. El olor a tierra nos es tan familiar y común en nuestro planeta que tal vez no lo consideremos más que una bocanada sin sentido. Sin embargo, los compuestos volátiles que olemos a menudo tienen una función biológica para los que los liberan o los que detectan. Entonces, ¿qué pasa con ese aroma terroso del suelo? ¿Podría tener un significado ecológico?

El olor del suelo se deriva en gran parte de los dos compuestos orgánicos volátiles característicos (COV) geosmina y 2-metilisoborneol, que se sabe desde hace mucho tiempo que son producidos por bacterias del suelo del género Streptomyces. Las bacterias Streptomyces como grupo son conocidas por su capacidad para producir miles de metabolitos especializados, y son la fuente de muchos de nuestros antibióticos de uso clínico. Cada cepa aislada tiene la capacidad de producir un subconjunto de quizás 20-30 compuestos diferentes. A pesar de la enorme variabilidad en el espectro de compuestos producidos por cada cepa de Streptomyces, todos tienen una cosa en común: la capacidad de producir geosmina, y muchos de ellos también producen 2-metilisoborneol. Sin embargo, sigue siendo un misterio por qué los estreptomicetos emiten estos aromas terrosos y qué beneficios pueden obtener de ellos. Postulamos que los volátiles emitidos por Streptomyces spp. no solo son percibidos por los humanos, sino también por los animales que habitan en o sobre el suelo.

El problema era que no sabíamos qué grupo de animales buscar, ya que el olor hasta ahora se conocía principalmente como mal sabor para los humanos y olor aversivo para las moscas de la fruta Drosophila. Por lo tanto, fuimos a “pescar” en el suelo con trampas con cebo de Streptomyces para averiguar si algo podía ser atraído por el señuelo hecho de cartones pegajosos y cultivos bacterianos. Lo que recolectamos fueron colémbolos (orden Collembola) que son pequeños invertebrados de seis patas estrechamente relacionados con los insectos que se alimentan de microbios en el suelo y los detritos.

Con este hallazgo, nos concentramos con el colémbolo Folsomia candida, que puede criarse para experimentación de laboratorio. Confirmamos que F. candida se siente atraída por el olor de Streptomyces spp., Y también visualizamos la respuesta sensorial mediante registro electrofisiológico del colémbolo estimuladas con geosmina o 2-metilisoborneol. Además, en el laboratorio pudimos ver que F. candida pudo utilizar la biomasa de Streptomyces como recurso alimenticio. Fue interesante encontrar colémbolos que respondieran al olor de Streptomyces, pero aún no explicaba ningún beneficio para las bacterias que emiten los COV.

Una investigación de cómo las bacterias regulan la producción biosintética de geosmina y 2-metilisoborneol nos dio una pista de una posible función. La producción de estos volátiles estaba estrechamente relacionada con la formación de esporas, que son unidades reproductoras formadas en la superficie de las colonias de Streptomyces, por ejemplo, cuando se quedan sin nutrientes. Las esporas sirven para la dispersión y supervivencia de las bacterias cuando existen condiciones ambientales adversas. Lo que encontramos fue que los genes para la producción de geosmina y 2-metilisoborneol solo se expresan cuando la bacteria Streptomyces produce esporas. Sabiendo cómo la producción de COV se integró en el ciclo de vida del desarrollo de Streptomyces, planteamos la hipótesis de que la atracción de colémbolos podría tener un papel en la dispersión de esporas.

Vimos que las esporas de Streptomyces se adhieren notablemente bien a la superficie (cutícula) del cuerpo del colémbolo. Además, cuando son ingeridas por los colémbolos, las esporas sobreviven al paso a través del intestino y se liberan en gránulos fecales. Estos dos modos de dispersión por colémbolos son similares a la vectorización de unidades reproductoras vegetales en otras relaciones simbióticas, como el transporte de polen por las abejas o la dispersión de semillas por las aves.

En resumen, cuando las bacterias Streptomyces se quedan sin nutrientes y esporulan, emiten geosmina y 2-metilisoborneol para atraer colémbolos. Los animales se alimentan de la biomasa bacteriana y, al mismo tiempo, ayudan a la bacteria a dispersarse esparciendo sus esporas a nuevos lugares. Por lo tanto, el olor del suelo que podemos percibir en un paseo por el bosque es en realidad parte de una interacción ecológica entre microbios y artrópodos que ha coexistido durante varios cientos de millones de años.

The scent of earth – a connection between sporulating soil bacteria and springtails

Dr. Paul G. Becher

Associate Professor, Department of Plant Protection Biology, Swedish University of Agricultural Sciences, Sweden

Dr. Klas Flärdh 

Professor, Department of Biology, Lund University, Sweden

When digging into soil, we uncover the fragrance of earth that many of us associate with gardening, agriculture or a walk in the forest. The earthy smell is so familiar to us and common on our planet that we might not think about it as anything more than a meaningless whiff. However, the volatile compounds we smell often have a biological function for those that release or those that detect the compounds. So, what about that earthy scent of soil? Could it have an ecological significance?

The smell of soil derives largely from the two characteristic volatile organic compounds (VOCs) geosmin and 2-methylisoborneol, which have long been known to be produced by soil bacteria of the genus Streptomyces. Streptomyces bacteria as a group are known for their ability to produce thousands of specialized metabolites, and they are the source of many of our clinically used antibiotics. Each isolated strain has the ability to produce a subset of perhaps 20-30 different compounds. Despite the huge variability in the spectrum of compounds produced by each strain of Streptomyces, they all have one thing in common: the ability to produce geosmin, and many of them also make 2-methylisoborneol. However, it has remained a mystery why streptomycetes emit these earthy scents and what benefits they may have from it. We postulated that the volatiles emitted by Streptomyces spp. are not only perceived by humans, but also by animals that dwell in or on the ground.

The problem was that we did not know which group of animals to look for as the odor so far was mainly known as off-flavor to humans and aversive smell to Drosophila fruit flies. We therefore went ‘fishing’ in the soil with Streptomyces-baited traps to find out if anything could be attracted to the lure made of sticky cardboards and bacterial cultures. What we collected were springtails (order Collembola) which are small six-legged invertebrates closely related to insects who feed on microbes in soil and detritus.

With this finding we concentrated on the springtail Folsomia candida, which can be reared for laboratory experimentation. We confirmed that F. candida is attracted to the odor of Streptomyces spp., and we also visualized the sensory response by electrophysiological recording from springtail antennae stimulated with geosmin or 2-methylisoborneol. Moreover, in the lab we could see that F. candida was able to use Streptomyces biomass as a food resource. Finding springtails responding to Streptomyces odor was interesting, but it did not yet explain any benefit for the bacteria emitting the VOCs.

An investigation of how the bacteria regulate biosynthetic production of geosmin and 2-methylisoborneol gave us a hint for a possible function. The production of these volatiles was tightly connected to the formation of spores, which are reproductive units formed on the surface of Streptomyces colonies, for example when they run out of nutrients. The spores serve for dispersal and survival of the bacteria when there are adverse environmental conditions. What we found was that genes for geosmin and 2-methylisoborneol production are only expressed when the Streptomyces bacteria make spores. Knowing how the VOC production was integrated into the Streptomyces developmental life-cycle, we hypothesized that the attraction of springtails might have a role in spore dispersal.

We saw that the Streptomyces spores attach remarkably well to the surface (cuticle) of the springtail body. Moreover, when being ingested by the springtails, spores survive passage through the springtail gut and are released in fecal pellets. These two modes of dispersal by springtails is similar to the vectoring of plant reproductive units in other symbiotic relationships, such as the transport of pollen by bees or the dispersal of seeds by birds.

In summary, when Streptomyces bacteria run out of nutrients and sporulate, they emit geosmin and 2-methylisoborneol to attract springtails. The animals feed on the bacterial biomass, and at the same time they help the bacterium to disperse by spreading its spores to new locations. Thus, the smell of soil we may perceive on a walk through the woods is actually part of an ecological interaction between microbes and arthropods that has coexisted for several hundred million years.

Publication: Becher PG, Verschut V, Bibb MJ, Bush MJ, Molnár BP, Barane E, Al-Bassam MM, Chandra G, Song L, Challis GL, Buttner MJ, Flärdh K (2020) Developmentally regulated volatiles geosmin and 2-methylisoborneol attract a soil arthropod to Streptomyces bacteria promoting spore dispersal. Nature Microbiology 5, 821–829. https://doi.org/10.1038/s41564-020-0697-x

El “olor a tierra mojada”, ¿a qué se debe?: Meteored Tiempo.com

Cuando se registran precipitaciones tras muchos días sin hacerlo, el ambiente que nos rodea emite un agradable aroma que asociamos con “olor a tierra mojada”, siendo su verdadero nombre petricor y su causante unas bacterias.

Pedro Gavidia 25 Abr 2020 5 min El “olor a tierra mojada” o petricor, aparece cuando se registran lluvias tras un largo periodo de sequía.

Petricor es el nombre que recibe el olor que se produce tras caer una determinada cantidad de lluvia sobre suelos secos, en zonas en las cuales no ha llovido en un periodo de tiempo relativamente prolongado. Es la denominación equivalente al popular “olor a tierra mojada” o sencillamente “olor a lluvia”, que con tanta frecuencia nombramos en nuestro día a día. El término petricor, tiene su origen en las palabras griegas πέτρα pétra “piedra” e ἰχώρ icór “icor”, que significa sangre de los dioses homéricos, ya que según la mitología griega el icor es la esencia que corre por las venas de los dioses, en lugar de la sangre.

Petricor es el nombre que recibe el olor a tierra mojada, apareciendo dicho aroma cuando llueve tras un periodo prolongado sin hacerlo.

El término “petricor”, fue creado en 1964 por unos geólogos australianos

En el año 1964, dos geólogos australianos, Isabel Joy Bear y R. G. Thomas, crearon el término preticor, pretichor en inglés, apareciendo por primera vez en la revista Nature (993/2). En dicho artículo, los autores lo describieron como “el olor que deriva de un aceite exudado por ciertas plantas durante el periodo de sequía”. Este aceite es absorbido por la superficie de las rocas, en especial por las sedimentarias (arcillosas), siendo liberado al aire en contacto con la lluvia junto a otro compuesto denominado geosmina. El aroma que percibimos, sería el resultante de la emisión de estos compuestos, pudiéndose sumar el ozono en caso de que las precipitaciones vengan acompañadas de tormenta.

Posteriormente, los científicos Bear y Thomas (1965) fueron capaces de demostrar que estos aceites aromáticos retardaban tanto la germinación de las semillas como el propio crecimiento de las plantas. Esto indicaría que las plantas segregan estos aceites con la finalidad de proteger las semillas y evitar que germinen en épocas de sequía. Este aroma es mucho más perceptible y penetrante en las zonas desérticas, cuando llega el periodo de lluvias después de largos periodos de sequía. Así mismo, destacar que el petricor no ha podido ser sintetizado, debido a su compleja composición (más de cincuenta sustancias).

El aroma a petricor, es característico en los días con tormentas de verano, al llover sobre un terreno reseco y cálido.

En cuanto a la geosmina (palabra griega que significa ‘aroma de la tierra’), es una sustancia química que está producida por la bacteria Streptomyces coelicolor y algunas cianobacterias. La Streptomyces coelicolor son bacterias no patógenas (no causan enfermedades en el ser humano), del tipo gram positiva y cuyo hábitat está generalizado por todo el mundo. Además, es muy beneficiosa para el medio ambiente, puesto que participa en gran cantidad de procesos y así contribuye a mantener el equilibrio de los ecosistemas.

La geosmina es una sustancia química que se produce por la acción de la bacteria Streptomyces coelicolor y algunas cianobacterias.

Finalmente comentar que, según algunos científicos, nuestro gusto por el “olor a tierra mojada” o petricor, es una herencia de nuestros antepasados, puesto que para ellos la lluvia siempre fue sinónimo de vida y supervivencia. Los antropólogos creen que nuestros antepasados establecieron una fuerte conexión o vínculo positivo con dicho aroma, el cual les indicaba el final de la peligrosa etapa de sequía y la llegada de la ansiada y esperada lluvia. También se ha podido observar a través de varios estudios, que el olor de la geosmina es capaz de guiar a algunos animales (camellos) a la hora de poder encontrar agua en zonas desérticas y es utilizada por algunas plantas para lograr una mayor polinización (Amazonas). 

De Acuerdo a Wikipedia: Petricor es un nombre dado al olor que se produce al caer la lluvia en los suelos secos, equivalente al popular «tierra mojada», «olor a lluvia» o también llamado «tarabañá» en algunas regiones de Argentina. Se define como «el distintivo aroma que acompaña a la primera lluvia tras un largo período de sequía».´´´ (…)Formada a partir del πέτρος pétros, ‘piedra’ e ἰχώρ icór, ‘icor, sangre de los dioses homéricos’. En la mitología griega se dice que el icor es la esencia que corre por las venas de los dioses en lugar de sangre.

Invención del término

El término petricor, petrichor en inglés, fue creado en 1964 por dos geólogos australianos, Isabel Joy Bear y R. G. Thomas. Apareció por primera vez en la revista Nature (993/2).23 En su artículo, los autores lo describieron como «el olor que deriva de un aceite exudado por ciertas plantas durante periodos de sequía». Este aceite queda absorbido en la superficie de las rocas, principalmente las sedimentarias, como las arcillosas, y al entrar en contacto con la lluvia es liberado en el aire junto con otro compuesto, la geosmina. La geosmina es un producto metabólico de ciertas actinobacterias. La emisión de estos compuestos es lo que produce el distintivo aroma, al que se puede sumar el del ozono si adicionalmente hay actividad eléctrica.

En un trabajo posterior, Bear y Thomas (1965) demostraron que estos aceites aromáticos retardan la germinación de las semillas y el crecimiento de las plantas.4 Esto podría indicar que las plantas exudan estos aceites con la finalidad de proteger a las semillas, evitando que germinen en épocas de sequía. Después de periodos de sequía en zonas desérticas, el olor es mucho más perceptible y penetrante cuando llega el periodo de lluvias. Por su compleja composición (más de cincuenta sustancias), el petricor no ha podido ser sintetizado.

Mecanismo

En 2015, científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) utilizaron cámaras de alta velocidad para mostrar cómo este olor se introduce en el aire. Para esto filmaron gotas de lluvia cayendo en dieciséis superficies diferentes, variando la intensidad y altura de la caída. Descubrieron que, al golpear una superficie porosa, se crean pequeñas burbujas dentro de la gota. Estas aumentan de tamaño y flotan hacia arriba. Al alcanzar la superficie, se rompen y liberan una «efervescencia de aerosoles» en el aire, los cuales transportan el aroma.

Composición del petricor

El petricor no es más que una mezcla de compuestos (aromas). Diversos estudios han concluido que este “olor” está formado por compuestos volátiles emitidos por plantas (cuando la humedad es alta estos son emitidos), el gas ozono (O3) que encontramos en la atmósfera, y la geosmina.

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