Токсичні мікроби можуть долати тисячі кілометрів повітрям

Зразки повітря, зібрані на висоті до 2000 миль над Японією, містили дивовижну різноманітність живих мікробів, таких як бактерії та гриби, багато з яких токсичні для людини. І не тільки доморощених. Деякі з цих мікробів-безбілетників подолали понад 1000 миль за допомогою аерозолів із регіонів, багатих добривами та пестицидами.

Це підштовхнуло науковий світ до хвилі запитань про подорож збудників хвороб людини, тварин і рослин величезними географічними територіями, невидимими неозброєним оком. Керівником цього мікробного дослідження був Барселонський інститут глобального здоров’я (ISGlobal) за підтримки приватного фонду Даніеля Браво Андреу (FPDBA).

Мікроби подорожують у повітрі

Хвороботворні мікроорганізми подорожують за вітерцем — нечуване явище. Але різноманітність мікробів, які можуть виживати на великих висотах, де умови можуть змусити зупинитися навіть альпініста на Еверест, є новим відкриттям.

«Ми знаємо, що над певною точкою в тропосфері (яка називається планетарним прикордонним шаром) певні матеріали можуть переноситися на великі відстані, оскільки повітря в цьому регіоні ізольоване від поверхні, і тертя менше. Але ми не підозрювали, що там також можуть бути життєздатні мікроорганізми», — каже Ксав’єр Родо, дослідник ICREA в ISGlobal.

Родо та його команда здійснили десять польотів у тропосферу, щоб дослідити різноманітність мікроорганізмів на великих висотах — значний стрибок порівняно з дослідженнями, які зазвичай проводяться лише за кілька метрів над землею чи океаном.

Відстеження шляху мікроорганізмів

Родо та його міжнародна команда сіли на борт літака Cessna та провели дослідження повітря над Японією, відстежуючи вітрові течії з материкової Азії. Ці трансконтинентальні повітряні шляхи, відомі як тропосферні мости, з’єднують повітря з віддалених частин світу.

Для контексту подумайте про повітря, яке піднімається в материковому Китаї, а потім опускається над Токіо завдяки типовим зимовим погодним умовам. Всього за два періоди (лютий та квітень 2014 р.) відібрано 22 проби аерозольних фільтрів, які методично досліджено на хімічний та біологічний склад. Секвенувавши ДНК зі зразків, команда ідентифікувала понад 266 грибкових і 305 бактеріальних родів, пов’язаних з аерозолями.

Види мікробів у повітрі

Цей мікробний суп містив потенційні патогени для людей, тварин і рослин — такі знайомі назви, як Escherichia coli, Serratia marcescens, Haemophillus parainfluenzae та кілька видів Staphylococcus, були серед бактеріальної суміші. Грибкові фракції включали такі роди, як Candida та Cladosporium, щоб назвати пару.

«На диво,  виділений штам Micrococcus luteus  виявився стійким до багатьох препаратів, включаючи карбапенеми, глікопептиди, ципрофлоксацин і триметоприм-сульфаметоксазол», — каже Софія Подзнякова, співавтор дослідження.

«Наші висновки свідчать про те, що антимікробна резистентність може поширюватися на великі відстані цим раніше невідомим шляхом»,

Тропосферний подорожній тунель повітряних мікробів

Якщо вам цікаво походження цих патогенних мікроорганізмів, які переносяться повітрям, відповідь може бути прямо під нашим носом — або, точніше, у наших ніг. Наявність таких елементів, як сульфат цинку та калію, які зазвичай містяться в добривах і пестицидах, свідчить про сільськогосподарське джерело. Сценарій цілком відповідає екстенсивно обробленим ріллям на північному сході Китаю.

Висотні та наземні зразки, отримані в досліджувані дні, показали разючу схожість у мікробному різноманітті. Можливо, це наслідок падіння повітря з висоти на землю?

Моделі транспорту частинок, змодельовані Роджером Керколлом, нині науковим співробітником Політехнічного університету Каталонії — BarcelonaTech (UPC), безсумнівно, підтвердять цю теорію.

Нова глава в дослідженні транспорту мікробів

Наслідки цього дослідження дуже вражаючі. «Наші відкриття розкривають багате та безпрецедентне розмаїття мікробів, які розсіюються вітровими потоками за тисячі кілометрів від їх джерел через інтенсивні вітрові тунелі, які утворюються високо в тропосфері», — підкреслив Родо.

«Вони являють собою зміну парадигми в нашому розумінні того, як на здоров’я людини можуть вплинути патогени, що процвітають у навколишньому середовищі, особливо в повітрі».

Хоча ще немає прямих слідів, які б зв’язували присутність відомих патогенів людини в аерозолях і вплив на здоров’я, дослідження підтверджує нагальну потребу в подальшому дослідженні повітряних мікробів і мікробних патогенів, які подорожують на далекі відстані.

Отже, наступного разу, коли ви відчуєте вітер у своє обличчя, пам’ятайте, що він має свої історії — історії про мікробів-автостопщиків, які піднімаються на висоти тропосфери та перетинають континенти. Патогени, що мандрують по всьому світу, показують нам, наскільки насправді взаємопов’язаний наш світ, навіть у спосіб, який ми не бачимо.