Cercetătorii australieni Isabel Joy Bear și Richard Grenfell Thomas au introdus termenul petricor în 1964, într-un articol din revista Nature. Thomas l-a propus pentru ceea ce se numea până atunci miros argilos. Numele desemna un miros privit ca un ihor, adică o substanță subtilă desprinsă din rocă sau din piatră. Numele nu înseamnă că petricorul ar fi neapărat o entitate chimică fixă: el desemnează un miros de ansamblu, variabil într-un registru ușor de recunoscut.
Bear și Thomas au folosit termenul pentru mirosul pe care îl eliberează rocile sau solurile expuse la umezeală după o perioadă de uscăciune. Mirosul se leagă de uleiurile care se acumulează în roci și în sol în perioadele secetoase și pe care umezeala le eliberează. Potrivit lui Bear și Thomas, mirosul provine din compuși chimici pe care plantele îi secretă în perioadele secetoase și pe care solurile argiloase și rocile îi absorb apoi. Ploaia în sine nu are miros: impactul picăturilor pe roci și pe sol aruncă în aer o substanță uleioasă, produsă de bacterii.
După impactul unei picături pe un mediu poros, aerosolii se formează în trei etape: apar bule, bulele cresc, apoi se sparg. Bulele țâșnesc apoi în sus și se sparg la ieșirea din picătură, într-o efervescență de aerosoli. Cercetătorii presupun că, în mediul natural, acești aerosoli pot transporta substanțe aromatice, alături de bacterii și virusuri stocate în sol. Echipa a făcut aproximativ 600 de experimente pe 28 de tipuri de suprafețe: 12 materiale artificiale și 16 probe de sol. În aceste experimente, ploaia ușoară și cea moderată au produs mai mulți aerosoli, iar ploaia puternică a eliberat mult mai puțini. Picăturile mai lente ar putea produce mai mulți aerosoli, ceea ce ar explica de ce petricorul se simte mai des după ploile ușoare. Pe lângă plante, bacteriile din genul Streptomyces sunt asociate, în parte, cu producerea substanțelor chimice din acești aerosoli. Alte cercetări sugerează că oamenii pot simți că se apropie ploaia după ozonul care o precedă imediat și care provine din combinația dintre diverse componente ale solului și fulgere.
Geosmina contribuie la mirosul puternic numit petricor, care se simte când ploaia cade după o perioadă de vreme uscată. Tot geosmina dă gustul pământos al sfeclei roșii. Geosmina este un alcool biciclic, derivat al decalinei. Numele ei vine din grecește și înseamnă miros de pământ. Pragul olfactiv al geosminei în apă este între 0,006 și 0,01 micrograme pe litru. Sistemul olfactiv uman este extrem de sensibil la geosmină. Într-un studiu pe 50 de subiecți, pragul olfactiv mediu a fost de 9,5 ng/L pentru (-)-geosmina naturală și de 78 ng/L pentru (+)-geosmină.
Geosmina este produsă de numeroase microorganisme, printre care majoritatea speciilor de Streptomyces și mai multe specii de cianobacterii, mixobacterii și ciuperci. Printre cianobacterii, principalele genuri despre care s-a demonstrat că produc geosmină sunt Anabaena, Phormidium și Planktothrix. Biosinteza geosminei pornește de la difosfatul de farnesil, o piesă de bază în biosinteza sterolilor și a sescviterpenelor. La Streptomyces coelicolor, enzima germacradienol/geosmin-sintază este bifuncțională: un domeniu transformă difosfatul de farnesil în germacradienol, iar al doilea încheie conversia în geosmină. La transformarea germacradienolului în geosmină, catena laterală de trei atomi de carbon se eliberează sub formă de acetonă. În mediu acid, geosmina se descompune în substanțe fără miros.
S-a arătat că geosmina și 2-metilizoborneolul atrag colembolele, despre care se crede că se hrănesc cu sporii de Streptomyces și îi răspândesc. Geosmina și 2-metilizoborneolul sunt, în toată lumea, principalele cauze biologice ale mirosului și gustului de mâl din apa potabilă și din peștele de crescătorie. S-a identificat un receptor olfactiv uman pentru geosmină, OR11A1, a cărui funcție se păstrează la ortologii din șase specii de mamifere. S-a emis ipoteza că sensibilitatea extremă la geosmină a apărut la om sau la strămoșii săi ca ajutor în căutarea surselor rare de apă, dar dovezile nu sunt concludente.
Aerosolii eliberați de picăturile de ploaie
Înainte de aceste cercetări, praful purtat de vânt și sarea de mare din stropii valurilor erau considerate principalele mecanisme de dispersie a aerosolilor în mediu. Când lovește o suprafață, picătura de ploaie începe să se turtească, iar bule minuscule urcă de la suprafață prin picătură, apoi se sparg în aer. Cantitatea de aerosoli eliberată se poate prezice după viteza picăturii și permeabilitatea suprafeței. Se formează cei mai mulți aerosoli când raportul dintre numerele Weber și Péclet este echilibrat, în jur de 1: picăturile nu sunt nici prea rapide, nici prea lente, iar suprafața nu e nici prea udă, nici prea uscată. La ploaie puternică, viteza impactului nu lasă destul timp pentru formarea bulelor în picătură. Ploaia moderată sau ușoară pe soluri nisipoase ori argiloase produce mulți aerosoli, pentru că argila nisipoasă are proprietăți de umectare medii. În experimentele cu un colorant, aerosolii eliberați de picături conțineau colorantul, semn că astfel de aerosoli pot transporta și alți contaminanți, precum virusurile și bacteriile din sol.
Geosmina: surse și chimie
Geosmina este un metabolit secundar al algelor albastre-verzi, al bacteriilor filamentoase din clasa Actinomyces, al altor procariote și al unor eucariote diverse. În sfecla roșie, geosmina este produsă chiar de plantă, nu de microbii din mediu sau de cei endofiți. Și unele plante vasculare, precum florile de cactus și sfecla roșie, produc geosmină. S-a constatat și că geosmina respinge nematodul Caenorhabditis elegans și îi reduce contactul cu Streptomyces. Nu toate algele albastre-verzi produc geosmină: gena geosmin-sintazei, geoA, există la speciile de cianobacterii care o produc și lipsește la celelalte. Dacă se amplifică această genă din probe de apă, prin PCR în timp real, s-ar putea prevedea episoadele de gust și de miros neplăcut cauzate de cianobacterii în apa dulce. Geosmina este un sescviterpenoid neregulat. Printre intermediarii formării ei se numără germacrenul D, octalina și izolepidozenul. În această biosinteză se formează doar izomerul (-) al geosminei, iar izomerul (+) se poate prepara în laborator. Fragmentarea retro-Prins, care îndepărtează catena laterală a germacradienolului sub formă de acetonă, nu are precedent biochimic.
Geosmina în apă, în pește și în alimente
Cianobacteriile și actinobacteriile eliberează geosmină când mor, iar peștii de apă dulce care se hrănesc pe fund o pot absorbi. Este o problemă mai ales în unele regiuni din Statele Unite, unde geosmina dă un gust neplăcut somnului, crapului, chefalului și scoicilor. Comunitățile care depind de apa de suprafață au periodic apă cu gust neplăcut, atunci când o scădere bruscă a populației acestor bacterii eliberează geosmină în rețeaua locală. Fotocatalizatorii pe bază de dioxid de titan pot distruge și ei geosmina dizolvată în apă.
Note înrudite
Încercați toate cele șapte parfumuri în DISCOVERY SET.
