O cheiro da chuva é fabricado por uma bactéria

A geosmina sai do solo em bolhas microscópicas quando a gota estoura, e o nariz humano detecta ela em partes por trilhão.

A gota que arranca o cheiro guardado no chão

Todo mundo reconhece o cheiro. A tarde fecha, o vento muda, caem os primeiros pingos numa calçada quente ou num canteiro ressecado, e sobe do chão um aroma de terra molhada que quase ninguém consegue descrever direito, mas que ninguém confunde com outra coisa.

A primeira suspeita costuma ser a água. A água pura não tem cheiro nenhum. A segunda suspeita costuma ser a poeira levantada. Também não é: poeira seca chutada no ar não produz nada parecido.

O cheiro não vem do céu nem da chuva. Ele estava no chão, guardado, esperando ser arrancado de lá.

A molécula responsável tem nome e endereço. Chama-se geosmina, um álcool com fórmula C12H22O, e ela é fabricada por bactérias do gênero Streptomyces, que vivem aos bilhões em quase todo solo do planeta e formam filamentos parecidos com fungos entre os grãos de terra.

Enquanto o solo está seco, a molécula fica presa nos poros e nas superfícies minerais. Ela é volátil, mas não o bastante para escapar sozinha em quantidade que o nariz perceba. Precisa de um empurrão mecânico.

O empurrão é a gota. E o jeito como a gota faz isso ficou obscuro por mais de meio século, até alguém apontar uma câmera de alta velocidade para o momento exato do impacto.

O que a câmera mostrou não foi respingo. Foi um sistema de lançamento em miniatura, com uma bolha de ar como propelente, funcionando milhões de vezes por metro quadrado nos primeiros minutos de qualquer aguaceiro.

Do outro lado da história está o seu nariz, que é absurdamente bom nessa molécula específica e ruim em quase todas as outras. Existe um número para essa sensibilidade, e ele é constrangedor quando comparado com o do predador que a cultura elegeu como campeão de olfato.

Vale começar pela mecânica do lançamento, porque ela explica por que o cheiro aparece nos primeiros pingos e some quando a chuva engrossa.

Continue lendo ↓

I  O Mecanismo

A bolha que dispara o perfume do chão

O nome do fenômeno é petricor, palavra montada em 1964 pelos australianos Isabel Bear e Richard Thomas a partir do grego petra, pedra, e ichor, o fluido que corria nas veias dos deuses. Eles estudavam rochas e argilas que exalavam odor ao serem umedecidas.

Bear e Thomas mostraram que um solo seco absorve e acumula compostos orgânicos voláteis, e que a água os libera de uma vez. Faltava explicar o mecanismo físico da liberação, e faltava saber que parte do aroma era a geosmina.

A resposta mecânica veio em 2015, num laboratório do MIT. Cullen Buie e Youngsoo Joung filmaram, com câmeras de alta velocidade, gotas de água caindo sobre discos de solo de dezenas de tipos, em velocidades e porosidades diferentes.

A sequência flagrada é contraintuitiva. Quando a gota toca a superfície porosa, ela não se espalha limpa: ela prende uma película de ar embaixo do próprio corpo. Esse ar não tem para onde ir e se organiza em bolhas minúsculas dentro da gota.

As bolhas sobem, atravessam a gota e estouram na superfície de cima. Cada estouro dispara para o ar uma rajada de gotículas finíssimas, o que a física chama de aerossol, e cada gotícula carrega dissolvido o que estava no solo, geosmina inclusive.

Uma única gota chega a lançar centenas dessas gotículas. Multiplique por todas as gotas de um aguaceiro sobre um quintal e o resultado é uma nuvem invisível de perfume subindo do chão nos primeiros minutos.

O experimento também explicou o ritmo do cheiro. A produção de aerossol é máxima em solo poroso e em chuva leve ou moderada; em chuva torrencial, a gota bate rápido demais e a água encharca a superfície, o que sufoca a formação das bolhas.

É por isso que o aroma é forte no começo e desaparece depois de alguns minutos de temporal. O chão já foi esvaziado do estoque, e a mecânica que lançava a molécula parou de funcionar.

A geosmina em si é produção biológica deliberada. Bactérias Streptomyces a sintetizam por meio de uma enzima chamada geosmina sintase, a partir do mesmo tipo de precursor que a natureza usa para fabricar aromas de plantas.

Elas produzem a molécula justamente quando esporulam, ou seja, na hora de se espalhar. E o solo do planeta inteiro tem essas bactérias, o que explica por que o cheiro de chuva é o mesmo na Austrália, no cerrado e num parque europeu.

II  Por que Importa

Cinco partes por trilhão contra o tubarão

O segundo lado do fenômeno mora dentro do seu crânio. O olfato humano tem fama de fraco perto do de cães e de outros animais, e na média isso se sustenta. Na geosmina, não.

O limiar de detecção medido em pessoas fica em torno de cinco partes por trilhão. A escala é difícil de sentir, então vale traduzir em números lado a lado:

O tubarão farejando sangue a quilômetros de distância é imagem de documentário, e o número real dele é milhares de vezes menos sensível do que o seu nariz para essa molécula específica de solo.

A pergunta que fica é por que um primata desenvolveria um detector tão afinado para o produto de uma bactéria de terra. A hipótese mais discutida é hídrica: geosmina no ar sinaliza solo úmido e água por perto, informação de sobrevivência para quem cruza terreno seco.

Existe evidência de que o sinal funciona nos dois sentidos. Um estudo de 2020 mostrou que a mosca-das-frutas evita ativamente o cheiro de geosmina, porque para ela a molécula indica micróbio impróprio para pôr ovos, e o inseto tem um circuito neural dedicado só a essa detecção.

Já colêmbolos, artrópodes minúsculos do solo, são atraídos pela geosmina, comem os esporos de Streptomyces e os carregam grudados no corpo para outros pontos do terreno. O cheiro, nesse caso, é transporte contratado pela bactéria.

O mesmo detector fino cobra um preço na sua mesa. Geosmina é o composto por trás do gosto de terra em beterraba, e do sabor de barro em peixe de água doce criado em tanque, onde as bactérias do fundo passam a molécula para a carne.

É também o motivo de reclamação de água de torneira com gosto de terra: a água pode estar perfeitamente potável e mesmo assim carregar geosmina suficiente para o consumidor sentir, porque o limiar do nariz é mais baixo do que qualquer risco sanitário envolvido.

Empresas de saneamento monitoram a molécula em partes por trilhão por causa exclusivamente do olfato do cliente. Vinícolas fazem o mesmo, porque uva contaminada com geosmina estraga o lote inteiro por cheiro de porão úmido.

Numa cidade, o petricor vem misturado. Além da geosmina, entram no aroma óleos vegetais liberados por folhas e asfalto, além do ozônio produzido pelos raios da própria tempestade, que chega antes com um cheiro metálico e limpo.

Quem banca a edição de hoje

O clique de apoio mantém a edição gratuita

III  A Fonte

Do petricor de 1964 ao filme de alta velocidade

Nature, 1964, volume 201. Isabel Joy Bear e Richard G. Thomas publicaram Nature of argillaceous odour, o artigo que cunhou a palavra petricor e mostrou que argilas e rochas secas acumulam voláteis liberados pela umidade.

Nature, 1965, volume 207. Os mesmos autores publicaram Petrichor and plant growth, o trabalho que ligou o material amarelado extraído das rochas a compostos que retardam a germinação de sementes durante a seca.

Journal of the American Chemical Society, 1965, volume 87. Nancy N. Gerber e Hubert A. Lechevalier publicaram a identificação e o nome da geosmina, isolada a partir de culturas de actinomicetos, a família das Streptomyces.

Aquele artigo é o marco que separa o cheiro genérico de terra molhada de uma molécula única com fórmula fechada, o que permitiu medir concentração e limiar em vez de descrever sensação.

Nature Communications, 2015, volume 6. Youngsoo S. Joung e Cullen R. Buie publicaram Aerosol generation by raindrop impact on soil, o estudo do MIT com câmeras de alta velocidade que flagrou as bolhas dentro da gota e a rajada de aerossol.

O argumento central daquele trabalho é o que fecha a história: o solo não solta o cheiro por evaporação, e sim por um mecanismo de lançamento mecânico, com a bolha de ar aprisionada funcionando como propelente.

Journal of Bacteriology e trabalhos correlatos de 2007 e 2008, com Jiaoyang Jiang, Xiaofei He e David E. Cane, descreveram a enzima geosmina sintase e o caminho bioquímico completo da síntese em Streptomyces coelicolor.

Nature Ecology and Evolution, 2020, volume 4. Paul G. Becher, Vasiliki Verschut e colaboradores publicaram Developmentally regulated volatiles geosmin and 2-methylisoborneol attract a soil arthropod to Streptomyces bacteria promoting spore dispersal, o estudo dos colêmbolos que espalham os esporos.

Nature, 2012, volume 488. Marcus C. Stensmyr e colaboradores publicaram A conserved dedicated olfactory circuit for detecting harmful microbes in Drosophila, a demonstração do circuito neural exclusivo de geosmina no cérebro da mosca.

O ponto ainda em disputa é a razão evolutiva da sensibilidade humana. A hipótese da busca por água é elegante e amplamente citada, mas não existe teste direto que a comprove em população humana, e há quem defenda que o detector é herança sem função atual.

Também segue aberta a contabilidade do aerossol em escala grande. Quanto do material biológico que circula na atmosfera, incluindo bactérias vivas, é lançado por esse mesmo mecanismo de gota e bolha, é número que ainda está sendo medido.

"Quantas coisas que você atribui à natureza são, na verdade, produto químico de um ser vivo que você nunca viu?"

Continue curioso. Mirabile dictu.

CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado