David J. Smith je glede na prevladujoče vetrove menil, da bodo vzorci zraka, ki so bili zbrani na mirujočem vulkanu v Oregonu, polni DNK podpisov mrtvih mikroorganizmov iz Azije in Tihega oceana. Ni pričakoval, da bo kaj preživelo pot skozi surovo zgornje ozračje do raziskovalne postaje v observatoriju Mount Bachelor, na nadmorski višini 9000 čevljev.
Sorodne vsebine
- 11 razlogov za ljubezen do bakterij, gliv in spore
- Znanstveniki najdejo življenje v rdečih slapovih na Antarktiki
"Mislil sem, da v bistvu ne bomo zbirali ničesar razen mrtve biomase, " pravi Smith, znanstvenik iz Nasinega raziskovalnega centra Ames.
Ko pa je njegova ekipa spomladi 2011 v laboratorij prišla z vzorci, odvzetimi iz dveh velikih prašnih plinov, so odkrili uspešen kup avtodomarjev. Več kot 27 odstotkov vzorcev bakterij in več kot 47 odstotkov vzorcev gliv je bilo še vedno živih.
Konec koncev je skupina odkrila približno 2100 vrst mikrobov, vključno z vrsto Archee, ki je bila pred tem samo izolirana ob japonski obali. "V mojih mislih je bil pištolo za kajenje, " pravi Smith. Azija je, kot rad pravi, kihala po Severni Ameriki.
Mikrobi so bili najdeni na nebu, odkar je Darwin v 1830-ih na pragu HMS Beagle na 1000 miljah zahodno od Afrike zbiral vetrni prah. Toda tehnologije za analizo DNK, zbiranje z višine in modeliranje atmosfere dajejo znanstvenikom nov pogled na gnečo življenja visoko nad Zemljo. Nedavne raziskave na primer kažejo, da so mikrobi skriti akterji v ozračju, ki ustvarjajo oblake, povzročajo dež, širijo bolezni med celinami in morda celo spreminjajo podnebje.
"Vzdušje doživljam kot avtocesto, v najbolj dobesednem pomenu izraza, " pravi Smith. "Omogoča izmenjavo mikroorganizmov med ekosistemi na tisoče kilometrov narazen. Zdi se mi, da je to še bolj globoka ekološka posledica, ki si še vedno nismo popolnoma ovili glave."
Mikrobi v zraku imajo lahko velik vpliv na naš planet. Nekateri znanstveniki izbruh slinavke in parkljevke v Britaniji leta 2001 pripisujejo velikanski nevihti na severu Afrike, ki je le teden dni pred prvimi prijavljenimi primeri prenesla prah in morda spore bolezni živali na tisoče kilometrov severno.
Virus modrikastega jezika, ki okuži domače in divje živali, je bil nekoč prisoten le v Afriki. Toda zdaj ga najdemo v Veliki Britaniji, kar je verjetno posledica prevladujočega vetra.
Znanstveniki, ki preučujejo propadanje koralnih grebenov na skoraj neokrnjenih območjih Karibov, kažejo na prah in spremljajoče mikrobe, ki so se med afriškimi prašnimi nevihtami razburkali in jih kot zahodni nosili na zahod. Posebna gliva, ki ubije morske oboževalce, je prvič prišla leta 1983, trdijo raziskovalci, ko je suša v Sahari ustvarila oblake prahu, ki so plavali čez Atlantik.
V zahodnem Teksasu so raziskovalci z Teksaške univerze Tech Tech zbrali vzorce zraka deset navzdol in navzdol iz desetih krmil za govedo. V vzorcih navzdol je bilo za 4 000 odstotkov bolj odpornih na antibiotike odporne mikrobe. Philip Smith, izredni profesor za zemeljsko ekotoksikologijo, in Greg Mayer, izredni profesor za molekularno toksikologijo, je dejal, da delo vzpostavlja izhodišče za nadaljnje raziskave.
Zaključili so študijo sposobnosti preživetja, ki naj bi jo objavili v začetku leta 2016, in želijo pogledati vprašanja, kako daleč delci potujejo in ali se lahko odpornost prenaša na domače bakterije. Antibiotiki, ugotavlja Mayer, so obstajali v naravi že dolgo, preden so si jih ljudje izposodili. Toda kaj se zgodi, ko so skoncentrirane na krajih ali se širijo po vetru?
Jasno je, da je na veliko bolj negostoljubnih krajih veliko več sposobnih mikrobov, kot so znanstveniki pričakovali.
Raziskovalci z inštituta za tehnologijo Georgia, podprti z NASA-ino podporo za raziskave, so pregledali vzorce zraka, ki jih je zbralo letalo, ki je letelo med orkani milj nad Zemljo. Ugotovili so, da žive celice predstavljajo približno 20 odstotkov mikrobov, ki jih preganja nevihta.
"Nismo pričakovali, da bomo na 10.000 metrih našli toliko nepoškodovanih in živih bakterijskih celic, " pravi mikrobiolog Kostas Konstantinidis z Georgia Institute of Technology.
Konstantinidisa in njegovo ekipo še posebej zanima, kako mikrobi prispevajo k nastanku oblakov in padavin. Jedra v bakterijah v zraku sprožijo kondenzacijo. Nekateri znanstveniki zdaj verjamejo, da lahko mikrobi igrajo pomembno vlogo v meteorologiji. "Imajo velik potencial za vplivanje na oblikovanje oblakov in podnebje, " dodaja Konstantinidis.
Medtem pa Smitha zanima, kako mikrobi preživijo ali se morda popravijo po celodnevnih potovanjih v močnem sevanju zgornje atmosfere. Nasin projekt EMIST (Izpostavljanje mikroorganizmov v stratosferi), ki ga je vodil Smith, je na balonu dvakrat prenašal bakterije, ki tvorijo spore, na 125.000 čevljev nad puščavo New Mexico, da bi raziskal njihovo preživetje.
Za NASA je delo povezano s planetarno zaščito. Če vesoljsko plovilo, onesnaženo z zemeljskimi bakterijami, doseže Mars - ki ima pogoje, podobne zemeljski stratosferi - in bakterije preživijo, bi to lahko zapletlo naše iskanje dokazov o življenju na Marsu ali celo ubili domače mikrobe, če obstajajo.
Ima pa tudi veliko širše možnosti. Tako kot prejšnji raziskovalci, ki so raziskovali pragozd in iskali čudežna zdravila, bodo lahko tudi raziskovalci nekega dne našli droge pri drobnih prebivalcih ozračja. Mogoče nam lahko atmosferske bakterije nudijo vrhunsko zaščito pred soncem in zaščito pred sevanjem.
"Izjemno je, da je organizem, ki lahko preživi tako surovo okolje, v mnogih primerih ena sama celica, " pravi Smith. "Kako ravnajo, kaj počnejo?"
Znanstveni balon vsebuje NASA-in eksperiment Izpostavljanje mikroorganizmov v stratosferi (E-MIST), tik pred izstrelitvijo 24. avgusta 2014. Eksperiment je bakterije Zemlje izpostavil zgornji atmosferi, da bi izvedel, ali lahko preživijo težke razmere. (NASA)
