Pidätkö kevätsateen tuoksusta? Kosmetiikassakin hyödynnetty muheva haju on bakteerien illalliskutsu ötököille

Petrichor- ja geosmiini-sanat saattavat olla sinulle vieraita, mutta sateen ja kostean mullan hajun tunnet aivan varmasti. Vanhastaan tiedetään, miten ne syntyvät. Mutta miksi? Tuoreella tutkimuksella on vastaus.

mikro-organismit
Kuvassa on vesipisara ja kasvi.
Kun painavat sadepisarat räiskähtävät kuivuuttaan huokoiseen maahan, ilmaan kimpoileviin pieniin aerosolihiukkasiin sekoittuu orgaanisten aineiden hajujen molekyylicocktail.Peter Komka / EPA

Raikas, muheva, jopa päätähuumaava. Sellaisia laatusanoja sateen tuoksusta kuulee käytettävän. Etenkin kevään ensimmäiset sateet saavat monen nenän herkistymään. Jotkut saattavat haistaa sateen ennen kuin se on alkanutkaan.

Se voi kuulostaa runolliselta, mutta haju, joka nousee sateella maasta ja jota tuuli saattaa tuoda saderintaman edellä, on peräisin ennen kaikkea bakteereista.

Kun painavat sadepisarat räiskähtävät kuivuuttaan huokoiseen maahan, ilmaan kimpoileviin pieniin aerosolihiukkasiin sekoittuu orgaanisten aineiden hajujen molekyylicocktail.

Viisi vuotta sitten yhdysvaltalaisen Massachusettsin teknillisen instituutin MIT:n tutkijat kuvasivat (siirryt toiseen palveluun) tuon tapahtuman suurnopeuskameralla. MIT:n sivulla on siitä video.

Tuoksun synty siis tiedetään. Tuore tutkimus kertoo lisää: ihmisen yllättävän hyvin tunnistama haju on tarkoitettu houkuttelemaan karikkeessa eläviä pikkuotuksia.

Paikallisia vivahteita, sama ydintuoksu

Australialaiset kemistit Isabel Joy Bear ja Richard Thomas kertoivat vuonna 1964 Nature-lehdessä (siirryt toiseen palveluun) julkaisemassaan tutkimuksessa ensimmäisinä, ettei sateen tuoksu johdu vedestä, vaan sateen kasteleman maan orgaanisista aineista.

He antoivat tuoksulle nimen "petrichor". Siinä yhdistyy kaksi kreikankielistä sanaa, kiveä tarkoittava "petra" sekä "īchōr", elämän neste, jota Kreikan mytologian jumalien suonissa virtasi kuolevaisten veren sijaan.

Jotkin kasvit erittävät kuivalla kaudella öljyä suojellakseen siemeniään itämästä huonoon aikaan. Öljy imeytyy huokoisiin kiviin, joista sade irrottaa sitä ilmaan yhdessä geosmiinin kanssa, mistä syntyy petrichorin ainutlaatuinen tuoksu, Bear ja Thomas selittivät tutkimuksissaan.

Petrichorista on sittemmin tunnistettu yli 50 ainesosaa, jotka antavat tuoksulle paikallisia vivahteita, mutta ratkaisevimmaksi on osoittautunut geosmiini, maaperän bakteerien nestemäinen aineenvaihduntatuote.

Sama hiilen, vedyn ja hapen yhdistelmä, joka häivähtää hienokseltaan sateessa, haisee voimakkaana maakellarissa.

Molekyylimalli geosmiinista.
Tällaiset molekyylit sateessakin tuoksuvat. Geosmiinin atomimalllin valkoiset pallukat ovat vetyä, harmaat hiiltä ja punainen happea. Molekuul.be / AOP

Geosmiinin päätuottajia ovat Streptomyces-suvun sädesienet. Nimi on harhaanjohtava. Sädesienet kyllä muodostavat rihmastoja ja tuottavat itiöitä, mutta ne eivät ole sieniä vaan aktinobakteereja.

Jos Streptomyces pääsee leviämään talon kosteisiin betonirakenteisiin, jälki voi olla niin pahaa, että talo pitää purkaa. Kotonaan multamaassa bakteerit ovat ekosysteemille erittäin hyödyllisiä, sillä ne pystyvät tekemään humusta sellaisistakin kasvien jäänteistä, jotka ovat muille hajottajille liian kova pala.

Geosmiinin lähteitä ovat myös muun muassa useat sini- eli syanobakteerit. Ne ovat jokakesäinen ei-toivottu tuttava Suomenkin vesissä, nekin erheellisellä nimellä eli sinilevinä.

Tuoksahdusta lisäävät myös jotkin aitotumalliset organismit, kuten Penicillium-homesieni.

Myös geosmiini-sana on kreikasta: geō = maa, osmḗ = haju.

Koska niin erilaiset eläimet kuin kärpäset ja ihmiset haistavat geosmiinin hyvin tarkkaan, tutkijat ovat sitä mieltä, että ominaisuuden on täytynyt olla olemassa jo ennen kuin varhaisimmat eläimet alkoivat haarautua omille kehityspoluilleen.

Geosmiinin on todettu ohjaavan aavikoiden kameleita (siirryt toiseen palveluun) keitaiden veden ääreen kymmenien kilometrien päästä. Banaanikärpäselle haju sen sijaan on osoittautunut voimakkaaksi karkotteeksi (siirryt toiseen palveluun). Sen haistaessaan ne tietävät, että mullassa on bakteereja, jotka ovat myrkyllisiä niille ja niiden toukille.

Myös ihmisen nenä on geosmiinille hyvin herkkä, yllättäen jopa herkempi kuin monen muun eläinlajin. Jotkut antropologit ovat tulleet siihen tulokseen, että hajun havahduttavuus on perintöä esivanhemmiltamme, joille se toi elintärkeää viestiä kuivuuden päättymisestä ja uuden kasvukauden alkamisesta.

Tuoksu herättää edelleen niin myöteisiä mielikuvia, että kosmetiikkateollisuus hyödyntää sitä. Intiassa "mitti attaria", "maan hajuvettä", on uutettu ja pullotettu monsuunisateen kastelemasta maasta jo yli sata vuotta.

Länsimaissa samaan pyritään synteettisesti valmistetulle geosmiinilla tai punajuuriuuttella, sillä punajuurissa on paljon geosmiinia.

Yhden parfyrmöörin mukaan hänen hajuvedessään tuoksuvat "sadepisarat, hiirenkorvat, sammal ja kevät". Toinen sanoo vanginneensa "kostean sumun tuoksun kivien pinnalla".

Punajuuri maassa
Punajuuren geosmiinin on oletettu johtuvan maaperän bakteereista, mutta viime vuosina on kallistuttu sille kannalle, että punajuuri tuottaa geosmiinia itse.AOP

Geosmiinin maku ei jostakin syystä miellytä ihmisiä hajun tavoin, vaan tekee useimpien mielestä juomavedestä tai viinistä pilaantunutta jo pienenpieninä määrinä. Punajuuret kuitenkin joillekuille maistuvat.

Kalankasvattamoissa geosmiini aiheuttaa paljon pulmia maustamalla etenkin pohjassa viihtyvien kalalajien lihaa. Siinä on syy sitruunaan, jota usein käytetään näistä lajeista tehdyssä ruoassa. Happo tuhoaa geosmiinin makua.

Streptomyces-bakteerit eivät silti sairastuta ihmistä, vaan ovat meille päinvastoin suoranainen lahja, erittäin hyvä antibioottien ja muiden lääkkeiden lähde.

Streptomycesit ovat luonnon parhaita kemistejä, muotoilee Lundin yliopiston (siirryt toiseen palveluun) mkikrobiologian professori Klas Flärdh, joka johti ruotsalais-brittiläistä tutkimusta geosmiinin synnyn syistä.

Toisen tutkimuksen mukaan punajuurien geosmiinilla voi tehokkaasti vähentää hyttysten määrää. Viime talvena julkaistussa ruotsalais-yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa havaittiin, että veteen levitetty geosmiini houkuttelee hyttysnaaraita munimaan, koska haju lupaa ravintoa niiden toukille. Vesiansasta hyttyset on helppo tuhota ja siten estää uuden sukupolven synty. Tutkimus osoitti, että edullinen punajuurimehu on yhtä tehokasta kuin synteettinen geosmiini, jonka grammahinta on miltei satatuhatta euroa.

Petrichor ja geosmiini ovat tutkijoille siis vanhoja tuttuja, mutta epäselvää on ollut, miksi miksi juuri multabakteerien aineenvaihduntatuotteella on niin erityisen houkutteleva haju.

– Geosmiinin tuottamisen täytyy olla ison Streptomyces-suvun jäsenille hyödyllistä. Muuten ne kaikki eivät vaivautuisi. Epäilimme, että ne viestittävät jollekin eläinlajille jotakin, joka auttaa levittämään niiden itiöitä, selittää John Innes -tutkimuskeskuksen (siirryt toiseen palveluun) professori Mark Buttner tutkimusasetelmaa.

Lundin yliopiston tutkijat virittivät maastoon ansaverkoston. Joissakin ansoissa houkuttimena oli Streptomyces-bakteereja, verrokeissa muita aineita. Streptomyces-ansat osoittautuivat vastustamattomiksi karikkeessa eleleville hyppyhäntäisille.

Maailmasta tunnetaan kuutisentuhatta hyppyhäntäislajia ja Suomestakin parisataa. Nimi on peräisin takaruumiin alle taivutetusta hyppyhangosta, jolla pikkuotus pystyy hädän tullen sinkoamaan itsensä pakoon jopa kymmenen sentin matkan.

Karvainen, pitkäjalkainen hyppyhäntäinen
1–5 millimetrin mittaisia hyppyhäntäisiä on monen värisiä, suomuisia ja karvaisia, lieriö- ja pallomaisia. Niitä elää karikkeen lisäksi muun muassa kaarnan alla ja jopa veden pinnalla. Keväthangellakin niitä voi nähdä pomppimassa. Hyppyhäntäiset ovat tärkeitä maaperän rikastuttajia. Peter Atkinson / AOP

Hyppyhäntäisten mieltymyksiä tutkittiin myös laboratoriossa. Ne saivat valita reittinsä kahtaalle haarautuvassa putkessa. Kokeet tehtiin yksittäin, jotta varmistettiin, ettei tulos johtunut joukkoliikkeestä.

Kolmansissa kokeissa, sähköantennografiassa, hyppyhäntäisten tuntosarviin kiinnitettiin pienet anturit. Niillä seurattiin reaktioita eri molekyyleihin.

Tulos oli aina sama: Streptomyces-bakteerit, jotka tappavat banaanikärpäset ja sukkulamadot, ovat hyppyhäntäisille suorastaan mieliruokaa.

Kiitokseksi ateriasta ne levittävät bakteerien itiöitä.

450 miljoonaa vuotta kemiallista kommunikaatiota

Itiöt päätyvät uusille kasvusijoille sekä hyppyhäntäisten ulosteessa että tarttumalla niiden vedenpitävään vahapintaan. Elektronimikroskooppitutkimus osoitti, että Streptomyces-aterian nauttineilla hyppyhäntäisillä oli suorastaan itiökuorrutus.

– Aiemmin luultiin, että Streptomyces-itiöt leviävät tuulen ja veden mukana. Niistä ei kuitenkaan ole erityistä apua mullan pienten ilmataskujen sisällä. Pienet alkukantaiset eläimet osoittautuivat Streptomycesin elinkierron tärkeiksi täydentäjiksi, summaa Buttner tutkimustuloksia.

Niiden pitävyyttä vahvistaa se, että tutkijat havaitsivat geosmiinia kehittyvän vain silloin, kun bakteerit tuottavat itiöitä.

Hyppyhäntäisiä on kaikkialla, missä niille on vähänkään syötävää. Suomalaisessa metsämaassa on yhdellä neliömetrillä jopa satatuhatta hyppyhäntäistä, kymmeniä eri lajeja. Niiden ja Streptomyces-suvun kemiallinen kommunikaatio on tutkijoiden mukaan kestänyt 450 miljoonaa vuotta.

Pitkä vuoropuhelu on perimmäinen syy siihen, että me ihmiset saamme tänäkin keväänä nauttia sateen tuoksusta.

Tutkimus on julkaistu Nature Microbiology -lehdessä (siirryt toiseen palveluun).

Uusimmat uutiset puhelimeesi

Lataa Yle.fi-sovellus