tAquí hay pocos heraldos más seguros de la primavera que petricor. Es el aroma terroso que flota después de una buena lluvia y proviene principalmente de compuestos químicos llamados terpenos. La geosmina, por ejemplo, es un terpeno más comúnmente asociado con estreptomices Aunque también lo producen otras bacterias y hongos, se encuentra en suelos y cuerpos de agua dulce en todo el mundo. Su ubicuidad ha fascinado a los científicos durante mucho tiempo, sobre todo porque no ha quedado claro por qué lo fabrican sus diversos productores.
Liana Zaroubi, candidata a doctorado en la Universidad Simon Fraser en Columbia Británica, Canadá, llegó a este misterio por primera vez cuando era estudiante en la Universidad Concordia en Montreal en 2015. Tomó una clase con Brandon Findlay sobre ecología química y recuerda estar intrigada por la pregunta adicional. planteó en el examen final: “¿Qué crees que hace la geosmina y cómo lo probarías?” Terminó uniéndose a su laboratorio como estudiante de maestría para poder investigar esa cuestión. “Pensé que era súper interesante”, dice.
¿Qué es la geosmina y para qué sirve?
Después de pasar meses revisando la literatura y probando hipótesis tras hipótesis, ella y Findlay consideraron si la geosmina y otro terpeno que contribuye al petricor, el 2-metilisoborneol (2-MIB), podrían disuadir indirectamente a los depredadores. Aunque estos químicos no son tóxicos en sí mismos para los animales, otros compuestos que producen las bacterias sí lo son, por lo que la geosmina y el 2-MIB podrían ser una señal aposemática, como la coloración de muchos insectos venenosos que les indica a los pájaros hambrientos que cenen en otro lugar.
Una ronda inicial de experimentos con amebas que se alimentan de bacterias salió mal, dice Zaroubi. Los organismos son depredadores muy lentos y la geosmina es muy inestable, explica. Las amebas necesitarían semanas para llegar a las bacterias en la configuración experimental de los investigadores, pero la geosmina se degradaría en días o incluso horas. “Así que pensamos en depredadores más rápidos, como los nematodos”.
Primero, los investigadores probaron si C. elegans reaccionaría ante la presencia de geosmina. Descubrieron que, si bien la sustancia química no parecía afectar la salud de los nematodos, afectaba drásticamente sus movimientos, provocando que se movieran mucho más rápido y hicieran cambios de dirección más frecuentes. Los gusanos mutantes con deficiencias en la detección de olores solubles y volátiles no mostraron tales cambios de comportamiento, lo que sugiere que los animales de tipo salvaje olían o saboreaban el compuesto.
A continuación, los investigadores dejaron caer C. elegans y Streptomyces coelicoloruna bacteria que produce geosmina y 2-MIB, en una placa de Petri. En general, los gusanos evitaron las bacterias, descubrió el equipo. Pero si los investigadores diseñaron las bacterias para que no produjeran las sustancias químicas o los gusanos para que no detectaran esas sustancias químicas, los nematodos consumían las bacterias con mayor frecuencia y enfermaban a causa de los metabolitos tóxicos que también producían los microbios. “Por lo tanto, la geosmina actúa como una señal aposemática”, escriben los autores en su artículo, “publicitando de manera honesta y confiable la falta de palatabilidad de sus productores y brindando un beneficio mutuo al depredador y a la presa”.
Si bien la sustancia química no pareció afectar la salud de los nematodos, afectó drásticamente sus movimientos.
Señalización aposemática microbiana
Es la primera vez que se documenta la señalización aposemática en bacterias, dice Findlay. Añade que no sorprende que la geosmina y el 2-MIB produzcan buenas señales aposemáticas: compuestos de hidrocarburos dispuestos en anillos o cadenas, los compuestos encajan muy bien en los receptores celulares. Pero debido a que también se degradan tan rápidamente, no pueden acumularse en el medio ambiente ni viajar muy lejos, lo que significa que revelan con precisión el organismo que los produce aquí y ahora. “Como mensajero químico, eso hace que [them] muy, muy valioso”, dice Findlay.
El estudio es sólo uno de los pocos artículos recientes que identifican posibles funciones para la geosmina y el 2-MIB. Por ejemplo, investigación Los científicos de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas demostraron que los dos químicos en realidad atraen a los colémbolos, que se alimentan de las bacterias que los producen sin efectos nocivos de las toxinas. A su vez, los colémbolos distribuyen esporas bacterianas en sus heces y las transportan en sus cuerpos, ayudando a los microbios a trasladarse a nuevos entornos.
Algunas especies de moscas también han encontrado formas de interpretar la señal maloliente del petricor. Mientras trabajaba en el Instituto Max Planck de Ecología Química en Alemania en 2012, el neuroecólogo sensorial Marcus Stensmyr publicó un papel mostrando que las moscas de la fruta son repelidas por la geosmina, incluso cuando se agrega al vinagre. “A las moscas les encanta el vinagre”, dice Stensmyr, ahora en la Universidad de Lund en Suecia. “Todo lo que pueda hacerlo menos atractivo debe ser importante”. El equipo demostró que esta aversión está gobernada por un único receptor, sintonizado específicamente con la geosmina y capaz de detectar la sustancia química en concentraciones tan bajas como 1 parte por 100 millones, dice.
No está claro por qué a las moscas no les gusta la geosmina. Es posible que las larvas de mosca sean sensibles a las toxinas producidas por varios fabricantes de geosmina, sugiere Stensmyr. También podría tener que ver con la competencia por los alimentos. Algunos moldes, como Penicilliumque producen geosmina, comen la levadura que crece en la fruta podrida. Dado que las larvas de la mosca de la fruta también comen levadura, la presencia de moho, como lo indica la geosmina, significa que las larvas depositadas en una determinada pieza de fruta podrían morir de hambre.
Hacer un seguimiento investigación de Stensmyr descubrió que la mujer Aedes aegypti Los mosquitos, que poseen un receptor específico de geosmina muy similar, reaccionan de manera completamente diferente. “Les encantó”, dice. Esto tiene sentido, dado que los mosquitos son insensibles a las toxinas que producen las bacterias y, de hecho, las larvas de mosquitos comen bacterias productoras de geosmina. Stensmyr señala que las hembras de los mosquitos en su estudio priorizaron los sitios de puesta de huevos donde estaba presente la geosmina. “Si nos fijamos únicamente en los mosquitos y las moscas, que no están muy relacionados, este compuesto parece ser muy importante”, afirma. “Pero tiene diferentes significados”.
Stensmyr dice que es probable que una gran cantidad de animales sean capaces de detectar la geosmina. Incluso los humanos son muy sensibles a ella, pudiendo oler la geosmina en concentraciones tan bajas como 400 partes por billón. “Tenemos el ejemplo de los nematodos, lo tenemos de los insectos, lo tenemos de los humanos; tenemos toda una gama de filos animales en el medio que posiblemente también reaccionen a esta sustancia química, o puedan utilizarla de una forma u otra”. De hecho, algunos animales responden al compuesto de maneras que parecen no tener ninguna relación con las bacterias. Investigación de la década de 1990 sugiere que la geosmina podría ayudar a las anguilas europeas a encontrar agua dulce, una función que Stensmyr especula que podría haber sido utilizada también por los ancestros de los humanos. Y concentraciones bajas, pero no altas, de la sustancia química. aparecer para suprimir el comportamiento de picadura en las abejas melíferas.
Geosmin puede contener aún más secretos. Zaroubi señala, por ejemplo, que las cepas de hongos que producen la sustancia química no parecen utilizar la misma vía genética que las bacterias para producirla, lo que significa quizás que la producción de geosmina ha evolucionado varias veces de forma independiente. Findlay añade que la investigación puede ayudar a los científicos a ver el aposematismo de una nueva manera: desde la perspectiva del depredador, en lugar de sólo la presa que produce la señal de no comerme. Las señales aposemáticas dependen “tanto del emisor como del receptor de la señal”, dice. “En nuestro caso, tenemos un control bastante total sobre la genética de estos nematodos. De modo que podemos interrogar la evolución desde ambos lados, desde más de un ángulo. Estoy muy emocionado por eso”.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se llama el olor a lluvia?
- Petrichor es el aroma terroso que sigue a la lluvia. Proviene principalmente de compuestos químicos llamados terpenos.
¿Cuál es la diferencia entre geosmina y petricor?
- La geosmina es un terpeno producido por bacterias (principalmente estreptomices) y hongos que se encuentran en suelos y cuerpos de agua dulce. La geosmina y otros terpenos, como el 2-metil-isoborneol (2-MIB), son odorantes solubles y volátiles que contribuyen al petricor, el olor a lluvia.
¿Por qué los microbios producen geosmina?
- Aunque la geosmina no es tóxica, los investigadores han observado que puede disuadir a los depredadores, como los nematodos o las moscas, de consumir microbios productores de geosmina que producen toxinas. Esto se llama señalización aposemática, similar a cómo la coloración brillante de los insectos y ranas venenosos sirve como señal de advertencia para los depredadores.
Este artículo se publicó originalmente el 1 de agosto de 2022. Fue actualizado el 18 de enero de 2025 por Diana MacNeilDoctorado.