Biorąc pod uwagę panujące wiatry, David J. Smith doszedł do wniosku, że próbki powietrza zebrane na uśpionym wulkanie w Oregonie będą pełne sygnatur DNA martwych mikroorganizmów z Azji i Oceanu Spokojnego. Nie spodziewał się, że cokolwiek przetrwa podróż w surowej górnej atmosferze do stacji badawczej w Obserwatorium Mount Bachelor, na wysokości 9000 stóp.
powiązana zawartość
- 11 powodów, dla których warto kochać bakterie, grzyby i zarodniki
- Naukowcy odnajdują życie w Blood Red Falls na Antarktydzie
„Myślałem, że zasadniczo zbieramy tylko martwą biomasę” - mówi Smith, naukowiec z Ames Research Center NASA.
Ale kiedy jego zespół dotarł do laboratorium z próbkami pobranymi z dwóch dużych pióropuszy pyłu wiosną 2011 roku, odkrył kwitnącą grupę autostopowiczów. Ponad 27 procent próbek bakteryjnych i ponad 47 procent próbek grzybów wciąż żyło.
Ostatecznie zespół wykrył około 2100 gatunków drobnoustrojów, w tym rodzaj Archea, który został wcześniej wyizolowany u wybrzeży Japonii. „Moim zdaniem to był pistolet do palenia” - mówi Smith. Asia, jak lubi mówić, kichnęła w Ameryce Północnej.
Drobnoustroje znaleziono na niebie, odkąd Darwin zebrał smagany wiatrem pył na pokładzie HMS Beagle 1000 mil na zachód od Afryki w 1830 roku. Ale technologie analizy DNA, pobierania na dużych wysokościach i modelowania atmosferycznego dają naukowcom nowe spojrzenie na zatłoczone życie wysoko nad Ziemią. Na przykład ostatnie badania sugerują, że drobnoustroje są ukrytymi graczami w atmosferze, tworząc chmury, powodując deszcz, rozprzestrzeniając choroby między kontynentami, a może nawet zmieniając klimat.
„Uważam atmosferę za autostradę w najbardziej dosłownym tego słowa znaczeniu” - mówi Smith. „Umożliwia wymianę mikroorganizmów między ekosystemami w odległości tysięcy mil od siebie, a dla mnie jest to głębsza konsekwencja ekologiczna, której wciąż jeszcze nie zawinęliśmy.”
Mikroby w powietrzu potencjalnie mają ogromny wpływ na naszą planetę. Niektórzy naukowcy przypisują epidemię pryszczycy w Wielkiej Brytanii w 2001 r. Gigantycznej burzy w Afryce Północnej, która niosła kurz i prawdopodobnie zarodniki choroby zwierząt tysiące mil na północ zaledwie tydzień przed pierwszymi zgłoszonymi przypadkami.
Wirus choroby niebieskiego języka, który infekuje zwierzęta domowe i dzikie, był kiedyś obecny tylko w Afryce. Ale znajduje się teraz w Wielkiej Brytanii, prawdopodobnie w wyniku dominujących wiatrów.
Naukowcy badający upadek raf koralowych na niemal dziewiczych odcinkach Karaibów wskazują kurz i towarzyszące mu drobnoustroje, poruszone podczas afrykańskich burz pyłowych i przewiezione na zachód, jako winowajcy. Naukowcy twierdzą, że szczególny grzyb, który zabija fanów morskich po raz pierwszy, pojawił się w 1983 r., Kiedy susza na Saharze spowodowała powstanie chmur pyłu, które unosiły się nad Atlantykiem.
W zachodnim Teksasie badacze z Texas Tech University pobrali próbki powietrza pod wiatr i pod wiatr z dziesięciu miejsc dla bydła. Drobnoustroje oporne na antybiotyki występowały o 4000 procent częściej w próbkach z wiatrem. Philip Smith, profesor nadzwyczajny ekotoksykologii lądowej i Greg Mayer, profesor toksykologii molekularnej, powiedział, że praca ta stanowi podstawę do dalszych badań.
Zakończyli badanie żywotności, które ma zostać uwolnione na początku 2016 r., I chcą przyjrzeć się pytaniom o to, jak daleko podróżują cząsteczki i czy oporność można przenieść na rodzime bakterie. Antybiotyki, zauważa Mayer, istniały w naturze na długo zanim ludzie je pożyczyli. Ale co się dzieje, gdy są skoncentrowane w miejscach lub rozprzestrzeniają się na wietrze?
Oczywiste jest, że w znacznie bardziej niegościnnych miejscach żyją znacznie bardziej żywe drobnoustroje, niż się spodziewali naukowcy.
Naukowcy z Georgia Institute of Technology, wspierani przez grant badawczy NASA, zbadali próbki powietrza pobrane przez samolot lecący podczas huraganów mil nad Ziemią. Odkryli, że żywe komórki stanowiły około 20 procent drobnoustrojów burzących burzę.
„Nie spodziewaliśmy się, że znajdziemy tyle nietkniętych i żywych komórek bakteryjnych na 10 000 metrów”, mówi Kostas Konstantinidis, mikrobiolog z Georgia Institute of Technology.
Konstantinidis i jego zespół są szczególnie zainteresowani tym, w jaki sposób drobnoustroje przyczyniają się do powstawania chmur i opadów. Jądra bakterii w powietrzu inicjują kondensację. Niektórzy naukowcy uważają obecnie, że drobnoustroje mogą odgrywać znaczącą rolę w meteorologii. „Mają ogromny wpływ na tworzenie się chmur i klimat” - dodaje Konstantinidis.
Tymczasem Smith jest zaintrygowany tym, jak mikroby przeżywają, a może naprawiają się po całodniowych podróżach w ostrym promieniowaniu górnej atmosfery. Projekt NASA, EMIST (Eksponowanie mikroorganizmów w stratosferze), kierowany przez Smitha, dwukrotnie przenosił bakterie tworzące zarodniki na wysokość 125 000 stóp nad pustynią w Nowym Meksyku na balonie, aby zbadać ich przeżycie.
W przypadku NASA praca związana jest z ochroną planet. Jeśli statek kosmiczny zanieczyszczony ziemskimi bakteriami dotrze do Marsa - który ma warunki podobne do ziemskiej stratosfery - i bakterie przeżyją, może to skomplikować nasze poszukiwania dowodów życia na Marsie, a nawet zabić rodzime mikroby, jeśli takie istnieją.
Ale ma też znacznie szersze możliwości. Podobnie jak wcześniejsi badacze, którzy badali lasy deszczowe w poszukiwaniu cudownych leków, badacze mogą pewnego dnia znaleźć lekarstwo u niewielkich mieszkańców atmosfery. Może bakterie atmosferyczne mogą zaoferować nam najlepszą ochronę przeciwsłoneczną i ochronę przed promieniowaniem.
„To niezwykłe, że organizm, który jest w stanie przetrwać w tak trudnym środowisku, jest w wielu przypadkach pojedynczą komórką” - mówi Smith. „Jak sobie radzą?”
Balon naukowy zawiera eksperyment eksponujący mikroorganizmy NASA w stratosferze (E-MIST) na krótko przed uruchomieniem 24 sierpnia 2014 r. Eksperyment wystawił bakterie ziemskie na górną atmosferę, aby dowiedzieć się, czy mogą przetrwać w trudnych warunkach. (NASA)
