Praf de deșert din Sahara transportat peste Atlantic, descoperit în aerul de deasupra Amazonului
Deasupra pădurii tropicale amazoniene, aerul găzduiește o comunitate de bioaerosoli formată din polen, spori de ciuperci, particule vegetale și bacterii, a cărei compoziție este de obicei stabilă. Un studiu publicat în revista Communications Earth & Environment arată însă că această compoziție se modifică atunci când nori de praf din Africa ajung deasupra Braziliei.
În februarie 2020, o echipă condusă de Bettina Weber de la Universitatea din Graz, din care au făcut parte și cercetători de la Institutul Max Planck pentru Chimie din Mainz, împreună cu instituții partenere braziliene, a colectat zilnic probe de aerosoli timp de trei săptămâni, la diferite altitudini deasupra pădurii amazoniene. În cinci dintre aceste zile, cercetătorii au înregistrat transportul de praf de deșert din nordul Africii în regiune.
Analizele genetice ale probelor au arătat că, după sosirea prafului, pe filtre au apărut numeroase bacterii care se găsesc în mod obișnuit în solurile uscate, alături de bacteriile „autohtone”. Compoziția sporilor de ciuperci a rămas însă în mare parte neschimbată, ceea ce cercetătorii explică prin cantitățile mari de spori eliberate de pădurea tropicală.
„Solurile din regiunile aride și din deșerturi sunt colonizate în mare parte de comunități microbiene cunoscute drept cruste biologice de sol. Genetic, bacteriile corespund organismelor din Sahara, ceea ce dovedește că acestea sunt transportate de vânt de la crustele biologice africane peste Atlantic, până la pădurea tropicală din Brazilia”, explică Bettina Weber, profesoară la Universitatea din Graz și colaboratoare a Institutului Max Planck pentru Chimie.
Concentrația de endotoxine s-a triplat odată cu sosirea prafului
Pe lângă bacterii, oamenii de știință au constatat că, odată cu sosirea prafului saharian, concentrația de endotoxine din aer s-a triplat. Endotoxinele se găsesc în membranele celulare ale anumitor bacterii și sunt eliberate atunci când acestea mor. La oameni, aceste compuși stabili din punct de vedere chimic pot provoca inflamații.
„Am fost surprins de cantitatea mare de endotoxine din aer”, spune Jens Weber, care a realizat cercetarea în cadrul studiilor sale doctorale. „Studii anterioare efectuate în Caraibe au arătat că accesele de astm se agravează adesea la sosirea prafului saharian. Dacă există o corelație similară în Amazon rămâne de investigat.”
Studii viitoare își propun să clarifice ce microorganisme sunt prezente în praf și dacă acestea au un rol pentru sănătatea umană. Cercetătorii vor să afle și dacă microbii rămân viabili după călătoria de mai multe zile peste Atlantic.
Cum au fost colectate și analizate probele
Pentru studiu, echipa a instalat colectoare de praf pe filtre la două înălțimi diferite, de 42 și 323 de metri, pe turnul de cercetare ATTO. Filtrele au reținut praful și materialul genetic al microorganismelor. Folosind probe colectate înainte și după evenimentul de praf, cercetătorii au stabilit care bacterii și ciuperci sunt prezente în mod obișnuit în aer, adică profilul microbiologic de fond.
Pentru a determina concentrația de endotoxine, cercetătorii au folosit o metodă enzimatică foarte sensibilă, cunoscută drept metoda cinetică cromogenică a lizatului de amebocite de Limulus. Originea prafului a fost stabilită printr-o metodă computațională din științele atmosferei, care identifică originea geografică și traseul maselor de aer. Analiza a arătat că transportul maselor de aer din Africa către America de Sud a durat aproximativ 10 zile.
Pentru a confirma originea prafului, cercetătorii au determinat „amprenta” minerală a probelor. Conținutul de ioni de calciu indică, de exemplu, o proporție ridicată de calcit, tipică pentru praful mineral din Sahara.
Ce sunt aerosolii și bioaerosolii
Aerosolii sunt particule solide sau lichide din atmosferă, importante pentru climă și vreme, deoarece pot acționa ca nuclei de condensare a norilor sau ca nuclei de îngheț. Bioaerosolii sunt de origine biologică și cuprind o gamă variată de celule, de exemplu bacterii, spori de ciuperci, mușchi sau ferigi, precum și resturi animale și vegetale.
Pe lângă rolul lor în procesele atmosferice, transportul materialului biologic, cum ar fi celulele bacteriene și sporii de ciuperci, poate contribui la răspândirea lor globală. Studiul actual nu stabilește însă dacă materialul genetic colectat este încă viabil.
