尽管“雨后泥土的芳香”令人沉迷,但据英国《自然·通讯》杂志近日发表的一项环境研究,美国麻省理工学院(MIT)利用超高速摄影机发现,土壤中的细菌可通过雨滴在空气中扩散,且细菌可在空气中存活逾1小时。目前还没有进一步证据明确表明,该传播机制会在下雨过后导致人类疾病增加。
过去的研究已经证明,雨滴“砸”向土壤时会产生气溶胶(悬浮水滴)。土壤虽然可以作为细菌的中间宿主,但是一般认为细菌无法在气溶胶形成过程中存活,因此一直以来人们并不清楚细菌如何能够转移至空气中。
此次,美国麻省理工学院研究人员库伦·布伊及其团队,通过使用超高速摄影机、荧光成像和建模实验发现,降雨会带动微生物扩散,每一滴雨滴可以将土壤表面0.01%的细菌转移至空气中。尤其当雨点降速与小雨近似,气温与热带地区近似时,每一股气溶胶都包含来自土壤的几千个细菌。这些细菌可以在空气中存活逾1个小时。
虽然细菌转移的比例看起来不高,但是根据研究团队计算,每年由降雨散播的细菌总量可达万亿到万亿,全球降雨或能转移土壤中全部细菌的1.6%至25%,具体比率视土壤类型和当地气候而定。研究人员还将三种非病原菌土壤细菌——谷氨酸棒状杆菌、丁香假单胞菌和枯草芽孢杆菌——形成气溶胶的过程可视化。
这一新机制能帮助科学家们了解细菌实现长距离传播的方式,而至于人们最为关心的,一场雨过后是否会引起人类发病率上升的问题,现阶段还没有明确证据。
小编圈点:
科学这么不罗曼蒂克!阳光晒烤被子的香气是霉味散出来的味道(并不是螨虫被烤熟了),雨后泥土的芬芳居然裹挟着大量细菌,我们还能不能好好感受自然了?不过,对科学家来说,细菌向空气中转移,会对气候、农业生产效率和人类健康产生影响,新研究则解释了这种转移发生的原因,进而帮助他们寻找万物遭受细菌感染的新线索。
LEARNMORE
雨后的空气为什么好闻?因为有细菌......
Q:雨后空气中散发的清新气味到底是从哪里来的?
A:主要来自植物的芳香和土壤中的细菌和化合物,比如土臭素。
如果你好奇雨后空气中那种清新气味是怎么来的,你不是一个人。早在年,就有几个澳大利亚科学家研究了这个问题并且在《自然》杂志上发表了一篇题为《泥质气味的本性》(NatureofAgrillaceousOdor)、占地两页纸的论文。
有没有觉得自己晚生了50年?
他们以「petrichor」命名了这种气味,词根petra意为石头,ichor则是希腊神话中神的血液,连在一起表示「久旱甘霖后第一场雨带来的令人愉悦的清香」。
对于这样一个(仅)散发土气的翻译,我们并不打算采用
该论文给出的答案和你的嗅觉之间没有什么偏差:一方面是部分植物在长期的干旱和阳光照射下分泌的芳香油,另一方面是干燥的石块和土坷垃中累积的化合物。
土臭素(geosmin)是其中最为重要的一种,在潮湿且植被丰富地区的土壤中含量尤其高,甜菜头的土腥味也有它的一份。它是土壤里一种放线菌生产孢子时的副产物,基本可以算是泥土气味的主要来源。
年发表的一项研究显示,人的嗅觉对土臭素极其敏感,有些人甚至在浓度仅为5ppt(万亿分之一)时就能感知到其存在。
最近,来自麻省理工大学的几位机械工程师利用高速摄像机和荧光染料,拍摄到了雨滴是如何将这些化合物散播到空气中的。
来源:Joungetal.《自然通讯》
当雨滴高速坠地的时候,它会俘获其下方的许多小气泡,气泡直径不超过人类的头发。如同啤酒的泡沫一样,这些小气泡会升到雨滴上表面并破裂,散播土臭素和大量挟裹其中的细菌。每个雨滴能产生数百个这样的气泡,而每个气泡中携带的细菌可能多至几千个。
你不必担心这些细菌,它们绝大多数是无害甚至有益的,有些还很好闻。只在东南亚和澳洲北部的一些地区例外——有英国科学家注意到这些地方的类鼻疽病例在夏季雨后有轻度爆发的趋势。
这是一种罕见的肺部感染,病原来自土壤中的类鼻疽伯克氏菌。麻省理工的研究证实了类鼻疽和降雨之间的联系,他们发现砂质粘土、气温30摄氏度、雨滴降落速度5公里每小时是细菌散播的最佳条件,而这与特定热带地区的自然环境相符。
除此之外,臭氧也构成了清新气味的一部分,特别是在雷雨过后。这是一种轻微的、类似氯气的刺鼻气味,有时你甚至在雷雨到来之前就能闻到,因为远处放电产生的臭氧会通过高空的风传播开来。
现在大概还剩下最后一个问题:为什么人们会喜欢这种气味?从命名你就能知道,合成纯化了土臭素和臭氧的化学家们并不觉得它们是香的。
昆士兰大学的人类学家黛安娜·杨在研究澳洲西部一个土著群体的时候发现,他们的语言把雨后气息和绿色联系在一起。她认为,更深层的联系是人类切实的需求,即动植物的生长将会提供更丰富的食物。从进化心理学角度,这能够解释人类喜欢petrichor的原因。
即便是现在,春夏季雨后干净的空气、宜人的气温和滴翠的草木仍然值得你出去走走,顺便体会一下源自祖先的愉悦感。
来源:科技日报、南都周刊