Состав и происхождение глобальных воздушных бактерий на Земле
Исследователи из Гонконгского политехнического университета и других учреждений Китая и США провели масштабное исследование состава и происхождения переносимых по воздуху (airborne) микробиомов. Их работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что люди и животные являются одними из основных источников глобальных воздушных бактерий.
Методология и масштаб исследования
- На создание комплексного атласа глобальных воздушных бактерий ушло около девяти лет.
- Учёные собрали и проанализировали 76 новых образцов воздуха (состоящих из 803 еженедельных проб) и объединили их с 294 образцами из предыдущих авторитетных исследований.
- Всего были охвачены 63 локации по всему миру — от крыш в городских районах до высокогорных вершин и Арктического круга.
Ключевые выводы
- Источники бактерий: Люди и животные — одни из основных источников бактерий в глобальном воздушном бассейне.
- Географическое распределение: Максимальное микробное разнообразие обнаружено в регионах со средними широтами. Это радикально отличается от типичного для макроскопических организмов градиента снижения разнообразия от экватора к полюсам.
- Влияние человека: Человеческая деятельность оказала большее влияние на микробное сообщество по сравнению с фоновыми и относительно нетронутыми воздушными средами (например, на высоте 4000 м в Тибете). В городском воздухе выше обилие патогенных бактерий.
- Богатство атмосферы: По оценкам учёных, богатство бактерий в атмосфере (~10⁹) сравнимо с их богатством в гидросфере.
Значение и перспективы
- Исследование подчёркивает необходимость защиты естественных экосистем для сохранения баланса микробиомов.
- Собранная библиотека микробиомов может использоваться для оценки влияния урбанизации и другой деятельности человека на их распределение.
- Авторы рекомендуют включать новые знания о биогеографических паттернах микробиомов в учебники, чтобы расширить понимание невидимого микробного мира.
Ограничения и будущие исследования
Поскольку пробы собирались в течение только одного годового цикла, исследование не могло достоверно изучить процессы эволюции этих микробиомов во времени. Для этого необходимы систематические наблюдения в течение более длительного периода (около 10 лет).
Планы научной группы:
- Изучение метаболически активного бактериального сообщества и его функций в атмосфере (например, образование льда, трансформация загрязнителей).
- Оценка воздействия на здоровье человека (как положительного от полезных сообществ, так и отрицательного — аллергены, патогены, устойчивость к антимикробным препаратам).
- Расширение исследований на другие компоненты воздушных микробиомов: грибы, вирусы, аллергены.