Bakterier kan rejse fra et kontinent til et andet i atmosfæriske støvpartikler

Forskere fra University of Granada (UGR) har opdaget, at nogle mikroorganismer, såsom bakterier, kan rejse fra et kontinent til et andet 'gemt' i ​​atmosfærisk støv.

Forskere fra UGR's afdeling for edafologi og landbrugskemi, Institut for Anvendt Fysik, og Center for Scientific Instrumentation har dechifreret gåden med den interkontinentale transport af mikroorganismer via iberulitter ('gigantiske' atmosfæriske partikler, der potentielt kan inhaleres af mennesker) og atmosfærisk støv, med den deraf følgende risiko for sygdomsoverførsel, som dette indebærer.

Iberulitter er kæmpe polymineraliske atmosfæriske bioaerosoler, måler i gennemsnit et hundrede mikrometer (selvom de kan nå op til 250 µm). De rejser på tværs af kontinenter, trodse tyngdekraftens love og transportere levende mikroorganismer (fungerer snarere som en løfteraket). De blev opdaget i 2008 af forskere fra Institut for Edaphology and Agricultural Chemistry i UGR og Andalusian Institute for Agricultural and Fisheries Research and Training (IFAPA).

NASA offentliggjorde opdagelsen på sin hjemmeside i oktober samme år. Men det er først nu, at UGR's tværfaglige videnskabelige hold har afsløret den mekanisme, hvorved bakterier er involveret i tilblivelsen og dannelsen af ​​atmosfæriske iberulitter.

Forskerne analyserede atmosfæriske støvaflejringer fundet i byen Granada, hvis sammensætning er heterogen og består overvejende af ler, kvarts, og carbonatmineraler og, i mindre grad, jernoxider. Ud over denne mineralske komponent, en biologisk komponent blev fundet i dette støv:bakterier, kiselalger, planktoniske organismer, og endda brochosomer (mikroskopiske granulat udskilt af insekter såsom græshopper). Støvet stammer fra Sahara-ørkenen (nord-nordøstafrika) og lokale/regionale jorder. Atmosfæriske interaktioner mellem disse to komponenter og skyer producerer iberulitterne (polymineraliske bioaggregater), hvis sammensætning nu har, for første gang, blevet undersøgt.

At karakterisere iberulitterne og løse mysteriet om deres eksistens og dannelse, forskerne analyserede deres mineralsammensætning, elementær sammensætning, størrelsen af ​​atmosfærisk støv, og luftmassens oprindelse for denne særlige region, samt de atmosfæriske dannelsesmekanismer, der involverer bakterier.

De fandt ud af, at i store træk, iberulitter stammer fra troposfæren som et resultat af forskellige hydrodynamiske processer, der muliggør interaktion mellem støvkorn, mikroorganismer af det støv, der stiger fra Saharas jord (som fungerer som kondensationskerner), og vanddampmolekyler fra skyer. Vanddråben, der dannes i disse kondensationskerner, agglutinerer støvpartikler af forskellig størrelse i dets indre sammen med bakterier i suspension.

Under den bane, som dråben tager gennem luften, en række gravitationskræfter skaber en sammenhængende struktur indeni, fremstilling af en væg eller udvendig belægning (mikrolaminat eller lerskorpe), mens inde, mineralpartiklerne er arrangeret i et ordnet mønster (de mindste på ydersiden og de største i midten af ​​iberulitten).

Kæmpe aerosoler

På samme tid, på grund af hydrodynamiske kræfter, en hvirvel dannes ved nordpolen af ​​den stadig mere komplekse dråbe vand, hvilket er det, der giver disse kæmpe aerosoler deres karakteristiske udseende. Dette er den grundlæggende struktur af iberulitten, som sætter den i stand til at reagere med andre atmosfæriske komponenter, efterlader et pålideligt spor af de steder, hvorigennem den har passeret.

Alberto Molinero García, en forsker ved Institut for Edafologi og Landbrugskemi ved UGR og en af ​​forfatterne til denne undersøgelse, forklarer:"Bakterier kan overleve i iberulitter, fordi disse giver et nærende medium, et mikrohabitat rigt på næringsstoffer, og de beskytter bakterierne mod ultraviolet stråling. Dette demonstreres af de bakterielle polymere ekssudater, at mere som slimet slim, fungere som en "lim" mellem mineralpartiklerne, forhindrer deres adskillelse og øger deres modstand mod skrøbelighed i atmosfærens turbulente fænomener."

Dette gør det muligt for iberulitterne og mikroorganismerne at rejse store interkontinentale afstande på atmosfæriske strømme såsom Sahara Air Layer (SAL). I atmosfærisk transport, iberulitten er i kontakt med et reaktivt medium - atmosfæren - hvor interaktioner finder sted med de naturligt tilstedeværende gasser, såsom nitrogen- og svovlforbindelser.

Et verdensomspændende fænomen

UGR-forskeren påpeger, at iberulitter ikke er eksklusive for denne region i Spanien:de kan eksistere i hele verden, primært i de områder, hvor der føres støv ind fra ørkenområder.

"De er blevet fundet i Saudi-Arabien, Volgograd (Rusland), og muligvis i den fjernøstlige del af Kina, Japan, Korea, og også i USA, " siger Molinero. De nye aerosoler identificeret i Granada stammer fra Sahara, som er en kraftig emitter af atmosfærisk støv (det anslås, at Sahara sender mellem 400 og 700 millioner tons støv rundt i verden om året).

Dette støv, sammen med iberulitterne og de bakterier, der er inkorporeret af de forskellige atmosfæriske strømme, kan nå så langt som til Amazonas, Caribien, eller Himalaya. Imidlertid, støvet, der kommer ind i Middelhavet, er kendetegnet ved at have fulgt en bestemt og velkendt atmosfærisk bane.

Ved at bruge alle de data, de har indsamlet, UGR-forskerne vil modellere indåndingen af ​​de mikroskopiske partikler mindre end 10 mikron (PM10), hvoraf iberulitter består, samt deres indtrængning i luftvejene og destinationen for de bakterier, der transporteres.