Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

W górnych warstwach atmosfery ruch powietrza jest niezwykle dynamiczny i ma globalny zasięg. Jak dowiadujemy się z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Current Opinion in Biotechnology tą drogą rozprzestrzeniają się mikroorganizmy, w tym te szkodliwe dla ludzi i ich otoczenia. Publikacja prezentuje obszerny materiał badawczy i pokazuje mechanizmy, które ułatwiają współcześnie ten proces.

Naukowcy z Hiszpanii i Singapuru połączyli w swoich badaniach mikrobiologię i dynamikę systemu ziemskiego. Podkreślają, że kluczową rolę dla tego globalnego procesu odgrywa znajdująca się pomiędzy dwoma zwrotnikami tropikalna strefa konwergencji – obszar powyżej i poniżej równika, na którym występują silne wstępujące (idące pionowo w górę) prądy ciepłego powietrza i spotykają się wiatry z półkuli północnej i południowej.

Pionowy wiatr, który występuje w tym pasie Ziemi, zasysa duże masy cząstek pochodzących głównie z pyłu morskiego, pustynnego i z pożarów. Liczne mikroorganizmy przylegają do tych cząstek i wznoszą się do troposfery (dolnej części atmosfery ziemskiej). Tam – niczym nie ograniczane i popychane wiatrem – mogą przebyć tysiące kilometrów i rozproszyć się po całym świecie. Staje się to możliwe dzięki stałym i dalekosiężnym prądom powietrza, które zbiegają się w górnych warstwach, oraz ciągłemu, potężnemu jego nagromadzeniu, który przybywa cały czas z obszaru międzyzwrotnikowego.

Badania były częścią projektu AEROSMIC, który wyróżnia przekrojowy charakter. W jednym przedsięwzięciu połączono doświadczenia z badań mikroskopijnych form życia i globalnej dynamiki naszej planety. Współpracują w nim dyscypliny takie, jak mikrobiologia, fizyka i meteorologia.

Żeby pogłębić naszą wiedzę o rozprzestrzenianiu się bakterii na dalekie odległości, naukowcy spędzili siedem lat, zbierając próbki mikroorganizmów obecnych w dolnych warstwach atmosfery. Przeanalizowali DNA tych mikroorganizmów wraz z danymi dostarczonymi przez satelity NASA, dotyczącymi ruchu dużych mas powietrza i aerozoli. Wszystkie uzyskane dane zostały przetworzone przez bioinformatyków.

Opisane zjawisko jest naturalne i prawdopodobnie występowało zawsze, ale obecnie zaostrza się z powodu globalnych zmian klimatycznych, wylesienia i pustynnienia ogromnych połaci. Zmiany klimatu przekształcają wcześniejsze drogi mas powietrza i zwiększają ich zasięg. Wysuszanie się środowiska powoduje natomiast, że dostępne jest znacznie więcej pyłu, do którego mogą doczepić się mikroorganizmy.

Badanie obejmowało też sprawdzenie, jakie mikroorganizmy podróżują poprzez atmosferę. Analiza DNA wykazała, że większość z nich jest nieszkodliwa, a niektóre mogą być nawet korzystne. Część drobnoustrojów jest jednak niebezpieczna. Znaczna ich część szkodzą roślinom, mniej jest z kolei tych, które atakują konkretne gatunki lub grupy zwierząt. Są też pośród nich takie, które bezpośrednio zagrażają człowiekowi.

Zjawisko ma więc całkiem realny wpływ na nas, na naszej otoczenie i na środowisko. Dlatego ważne jest zainteresowanie, dalsze badania, a przede wszystkim odpowiedź na pytanie – czy mamy na to jakiś wpływ?

– Sytuacje, które występują w odległych miejscach, mogą mieć wpływ na każdy zakątek planety. Obszary południowej Sahary, które są oceniane jako mało interesujące pod względem flory i fauny, powinny być pielęgnowane dla wspólnego dobra, ponieważ są to obszary o wysokiej emisji aerozoli – wyjaśnia Emilio O. Casamayor z hiszpańskiego Blanes Centre for Advanced Studies, pierwszy autor badań.

Jak podkreślają badacze, dzięki zrozumieniu tego zjawiska widzimy wyraźnie, jak działania w obszarach, które są zaniedbywane na różne sposoby, mogą mieć bezpośrednie przełożenie na pozornie bezpieczne prowadzące racjonalną politykę regiony i państwa.

Źródło badań: Emilio O Casamayor et al, Understanding atmospheric intercontinental dispersal of harmful microorganisms, Current Opinion in Biotechnology (2023). DOI: 10.1016/j.copbio.2023.102945

Opracowano na podstawie artykułu How do microbes spread globally? A study clarifies how they travel around the world opublikowanego na portalu Phys.org a dostarczonego przez Spanish National Research Council