你知道这种气味。每当第一滴大雨落在地上时，它就在那里——一种独特的、泥土的气味弥漫在空气中，一种诉说着季节变化和带来夏日酷暑缓解的香气。雨的气味也有一个名字：“petrichor”，这是一个由希腊语“petros”（石头）和“ichor”（希腊神话中众神之血）组成的诗意组合词。
Petrichor：雨的气味。但它是由什么引起的？
“Petrichor”这个名字是由澳大利亚科学家 Isabel Bear 和 Dick Thomas 于 1964 年在一个论文中创造的，该论文可能是第一个试图解释这一现象的严肃科学尝试。这对搭档用这个词来指代他们从土壤和植被样本中蒸馏出的油，这些样本在空气和日光下暴露了长达一年，但避开了雨水。他们发现这种油含有一系列复杂的挥发性有机化合物。
Bear 和 Thomas 的研究遗留下一个未解决的问题是这些化合物的来源，随后的研究集中于一种特定的化合物，一种名为土臭素 (geosmin) 的挥发性双环醇。该化合物在 Bear 和 Thomas 的论文发表一年后被分离出来，其名称字面意思就是“泥土的气味”。与另一种名为 2-甲基异冰片醇或 2-MIB 的挥发性有机化合物一样，土臭素主要是泥土特有气味的原因——两者都极大地促进了雨的气味。
美国陆军工程兵团的生态学家 Ryan Busby 告诉《流行科学》，这些化合物存在于世界各地的土壤中，并且每当土壤受到扰动时，它们就会被喷射到空气中。
Busby 解释说：“[这些化合物] 积聚在土壤的孔隙空间中。[可能]会与土壤颗粒发生一些结合。[研究表明]撞击土壤表面会导致挥发物释放到大气中。”
那么土臭素和 2-MIB 来自哪里呢？Busby 说，虽然这两种化合物的来源仍然是大量活跃研究的主题，但目前的科学共识是它们是由土壤细菌释放的。
这两种化合物的不同比例可能解释了为什么气味在不同地方略有不同。
Busby 说：“土臭素在环境中相对一致，而 2-MIB 则更具变异性。[在 2-MIB 存在的地方]，它会以更高的浓度释放，所以你会发现有些地方浓度很高，而有些地方则没有。”构成 petrichor 的其他成分——无数效力较弱的与植物相关的挥发物，以及可能伴随闪电的臭氧的独特刺鼻气味——也因地点而异。
人类对土臭素的气味尤其敏感。在水中，它可以在低至 4 纳克/升的浓度下被检测到，这相当于 200 个奥运标准游泳池中的一茶匙。Busby 说，这可能有几个原因。
他解释说：“一种[理论]是寻找水源。“土臭素似乎在湿润、肥沃的土壤中更为普遍。湿润土壤的存在意味着水的存在，很容易看出为什么能够捕捉到风中土臭素的气味并循着它找到水源会提供重要的进化优势。
Busby 说，似乎不仅仅是人类能够依靠这些挥发性化合物的气味来寻找水源。“骆驼可以检测到土臭素，并从 50 英里外找到沙漠中的绿洲。蚊子用它来寻找静止的水塘产卵，浣熊用它来寻找乌龟巢和埋藏的蛋。”
但尽管土臭素和 2-MIB 的气味对我们有吸引力，它们的味道却恰恰相反。Busby 沉思道：“这有点搞笑。我们喜欢它的气味，但讨厌它的味道。”在水中，这些化合物会导致那种发霉、有霉味的味道，表明水不适合饮用。Busby 说：“当你喝水时，如果你觉得‘哦，这个，这个味道像湖水’，那是因为这些化合物溶解在你喝的水中。”
同样，这很可能也有进化上的原因：水源周围的土壤闻起来像细菌是一回事，但如果水本身带有土臭素和 2-MIB 特有的发霉气味，那么它也很可能带来肠胃不适的潜在风险。Busby 说，这解释了为什么土臭素和 2-MIB 是“全球饮用水的主要气味污染物”。
不过，这里还有一个未解之谜：土臭素和 2-MIB 最初为什么会存在？正如 Busby 指出的那样，虽然很清楚“对我们来说，土臭素有很多用途，但我们不确定[细菌]为什么会大量生产它。生产这样的化学物质需要巨大的能量成本。”那么，土壤中的细菌为什么要大量生产土臭素和 2-MIB 呢？它们有什么好处？
2020 年发表在《自然微生物学》上的一篇论文提出了一个可能的答案。该研究考察了产生土臭素和 2-MIB 的细菌——链霉菌——与一种叫做跳虫的小生物之间的相互作用。（跳虫是六足节肢动物中不被视为昆虫的三种类型之一，它们喜欢细菌。）至关重要的是，研究人员发现，在所研究的细菌中，只有同时产生繁殖孢子的菌落才会产生土臭素和 2-MIB。事实上，它们只能由这些特定的菌落产生：“土臭素和 2-MIB 合成酶的基因受孢子形成特异性转录因子的直接控制，限制了气味物质向孢子形成菌落的排放，”这篇论文解释说。
跳虫会被土臭素和 2-MIB 吸引，因此毫不奇怪，当它们到达散发气味的菌落时，它们会津津有味地享用美味的微生物零食。这样做，它们也吞食了细菌孢子。然后，这些孢子可以穿过跳虫的消化道，从另一端出来，准备好行动。
Busby 说，这也许还能解释为什么当雨水落在干燥的土壤上时，雨的气味最浓。“随着土壤变干，细菌会进入休眠状态，[那时]似乎会出现一次释放潮。所以从这个角度来看，[这些化合物]是一种吸引某种东西的方式，这种东西可能会将[细菌]带到一个更适合生长的环境。”
发现如此令人回味无穷的雨的气味很可能只是为了鼓励一群微小的节肢动物排出细菌孢子，这可能会让 petrichor 的诗意吸引力有所减弱。但最终，这是大自然寻找出路的一个例子——一种让人想起蜜蜂和花粉的共同进化关系，并且它将效益延伸到了我们所有人身上。
所以，下次当雨水落在干燥的土壤上时，想想那些微小的细菌，它们既能引导我们找到水源，又能阻止我们饮用可能有害的水源。
这个故事是《流行科学》“问我们任何问题”系列的一部分，我们将回答您最离奇、最烧脑的问题，从寻常的到奇特的。有什么一直想知道的吗？问我们。
