„Bacterii mâncătoare de nori”. Cum ne afectează viețile organismele misterioase care trăiesc în atmosferă

Trilioane de bacterii, fungi, virusuri și ale organisme unicelulare călătoresc pe tot globul la altitudini mari, chiar în atmosfera Pământului. Cercetătorii descoperă că ele joacă un rol vital în crearea fenomenelor meteo și pentru sănătatea oamenilor, relatează BBC.

Norii sunt companionii omenirii de mii de ani – uneori doar plutesc în derivă deasupra noastră, alteori întunecă cerul și vin cu ploi sau furtuni. Dar dincolo de lucrurile pe care le știm despre nori, există și o mulțime de secrete. Norii sunt, de fapt, insule de viață în plutire, gazdă pentru trilioane de organisme provenite din mii de specii.

Pe lângă păsări, libelule și semințe de păpădie, un vast ocean de organisme microscopice călătorește prin aer în fiecare zi.

Louis Pasteur, chimistul francez de renume de la numele căruia provine termenul de „pasteurizare”, a fost printre primii cercetători care au recunoscut ceea ce astăzi se numește aerobiomul. Descoperirea a fost făcută în anul 1860. Pasteur a ținut ridicate în aer mici flacoane sterilizate și a lăsat germenii din aer să intre în el. Lichidul din interior a devenit tulbure. Pasteur a prins astfel de germeni pe străzile de Paris, în zonele rurale din Franța și chiar pe vârful unui ghețar montan din Alpi.

Cercetătorii contemporani lui au respins ideea, însă – „lumea în care vrei să ne duci este cu adevărat prea fantastică”, i-a spus un jurnalist lui Pasteur la un moment dat. Au trecut decenii întregi până ce oamenii au început să accepte realitatea aerobiomuului. În anii 1930, câțiva cercetători au mers cu avionul pentru a captura spori fungici și baterii din aerul atmosferic.

Expedițiile cu balonul din stratosferă au prins astfel de organisme unicelulare și acolo. Astăzi, aerobiologii de secol 21 folosesc un tip sofisticat de eșantionare aeriană cu ajutorul dronelor. Ulterior, folosesc secvențiere ADN și tehnologii speciale pentru a identifica viața aeriană după genele sale.

Aerobiomul este recunoscut acum de cercetători ca fiind un habitat enorm plin de „vizitatori” biologici. Acești vizitatori vin în mare parte de pe suprafața planetei. De fiecare dată când un val al oceanului se sparge aruncă în aer o mulțime de stropi fini de apă în aer – mulți sunt purtători de virusuri, bacterii, alge și alte organisme unicelulare.

Deși unele astfel de picături revin înapoi în ocean, alte sunt purtate de rafale de vânt și ridicate în cer, unde sunt purtate pe distanțe de mii de kilometri. La sol, rafalele de vânt ridică de pe pământ bacterii și fungi și alte microorganisme. În fiecare dimineață când răsare soarele și apa se evaporă în aer, astfel de microorganisme sunt ridicate, de asemenea.

Incendiile de pădure creează, de asemenea, rafale puternice care pot trage microbii din pământ sau de pe scoarțele copacilor și să-i ridice în fum în nori.

Multe specii nici măcar nu așteaptă ca forțele mecanice fizice să le arunce în aer. Speciile de mușchi și licheni, de exemplu, aruncă în aer spori de unele singure – până la șase milioane de astfel de spori pot ajunge în aer într-o singură vară,

Fungi sunt capabile în mod special de zbor. Unele specii și-au dezvoltat „tunuri biologice” și alte modalități de a-și arunca sporii în aer. Aceiași spori au cochilii dure și sunt adaptați să îndure condițiile dure pe care le întâlnesc când ajung în stratosferă. Specii de fungi au fost descoperite până la 20 de kilometri în aer, deasupra Oceanului Pacific.

Trilioane de organisme populează cerul

Conform estimărilor, aproape un trilion de celule bacteriene se ridică în aer în fiecare an. O altă estimare arată că 50 de milioane de tone de spori fungici ajung în aer în același timp.

Un număr neștiut de virusuri, licheni, alge și alte forme de viață microscopică ajung și ele în aer și călătoresc vreme de zile întregi înainte să ajungă din nou la sol sau în ocean.

Pe parcursul acestei odisee, un organism poate să ajungă într-o regiune în care vaporii de apă se condensează în stropi. Poate ajunge să intre într-un astfel de strop de apă care să-l ducă mai profund în interiorul unui nord.

Multe din lucrurile pe care cercetătorii le-au aflat despre „viața din nori” vine de pe vârful unui munte francez denumit Puy de Dome. Acesta s-a format în urmă cu aproximativ 11.000 de ani după o erupție vulcanică. 

În ultimii 20 de ani, o stație meteo de pe acest munte a fost echipată cu aparate de eșantionare a aerului. Muntele este atât de înalt încât este aproape mereu învăluit de nori.

Studiile conduse de Pierre Amato, aerobiolog la Universitatea din Clermont Auvergne, au arătat că fiecare milimetru de apă de deasupra Puy de Dome conține până la 100.000 de organisme unicelulare. ADN-ul lor a dezvăluit că unele aparțin de specii cunoscute, altele sunt noi pentru cercetători.

Cercetătorii care folosesc secvențierea ADN pentru a identifica speciile sunt mereu temători cu privire la posibila contaminare, iar Amato nu face excepție.

De-a lungul anilor, el a respins mii de potențiale noi specii, suspectând că el sau studenții săi au contaminat probele din greșeală. La verificări amănunțite, însă, ei au descoperit 28.000 de noi specii de bacterii în nori și peste 2.600 de specii de fungi.

Pentru bacterii, norii sunt ca o lume extraterestră, extrem de diferită de cele în care trăiesc în mod obișnuit pe mare sau la sol – în mod obișnuit, bacteriile stau împreună – în râuri ele formează „covoare” de bacterii, în intestinele noastre se formează ca un „film” dens. Într-un nor, însă, fiecare microb trăiește în solitudine perfectă, închis în propria picătură de apă.

Această izolare înseamnă că microbii din nori nu trebuie să fie în competiție unii cu ceilalți pentru resursele limitate din mediu. Pe de altă parte, stropii de apă în care trăiesc nu au suficiente resurse pentru ca ei să poată să crească.

Totuși, Amato și colegii lui au descoperit dovezi că unii microbi pot să și crească în nori. Într-un studiu, cercetătorii au comparat eșantioane strânse din norii de pe Puy de Dome cu alte eșantioane strânse în zile senine din același loc.

Cercetătorii au descoperit, urmând rata de multiplicare proteică ADN vs ARN, că unele bacterii se dezvoltă și cresc în nori. Observate în laborator, unele specii foloseau energia din lumina soarelui pentru a consuma elemente de carbon organic din învelișul de strop de apă în care se aflau.

Cu alte cuvinte, acest bacterii „mănâncă nori”. O estimare arată că microbii din nori consumă un milion de tone de carbon organic în fiecare an.

Influența aerobiomului

Astfel de descoperiri arată că aerobiomul este o forță – una care exercită o influență puternică asupra chimiei atmosferei noastre. Aerobiomul alterează chiar și vremea.

Pare că multe dintre aceste molecule biologice sunt capabile să provoace precipitații sub formă de ploaie – fungi, algele, polenul, lichenii, bacteriile și chiar și virusurile pot „însămânța” norii cu gheață.

Este chiar posibil că aceste forme de viață și norii sunt legate într-un ciclu strâns în care nu doar că trăiesc în nori și-i devorează ci îi și ajută să se formeze.

Unul dintre cei mai buni „creatori de ploaie” este un tip de bacterie numit Pseudomonas. Cercetătorii nu sunt sigur de ce aceastea sunt atât de capabile să creeze precipitații, însă e posibil ca această capacitate a lor să aibă legătură cu felul în care cresc printre frunze.

Când ploaia rece cade pe o frunză, Pseudomonas ajută apa lichidă să devină gheața la temperaturi mai mari decât e normal (adică peste zero grade). În timp ce gheața rupe frunzele, bacteria poate să consume nutrienții din interiorul ei.

Unii cercetători speculează chiar că plantele permit deschis apariția bacteriilor de acest tip, în ciuda faptului că ele par că sunt dăunători. Această ipoteză e susținut de faptul că vântul aruncă aceste bacterii înapoi în aer și în norii de deasupra.

Cu ajutorul lor, norii devin mai grei și mai predispuși la ploaie, fapt ce ajută plantele să crească cu mai multă apă. Frunzele se reînnoiesc, sunt populate de noi bacterii și ciclul se reia constant. Dacă acest lucru se dovedește a fi adevărat, ar fi vorba de o simbioză naturală extraordinară, care conectează pădurea cu cerul de deasupra.

Aerobiomul pe alte planete

Cercetarea vieții din nori ar putea să confirme și posibilitatea existenței unor organisme aeriene și pe alte planete – chiar și pe cele care par extrem de averse pentru viață. Venus, de exemplu, are temperaturi de suprafață atât de mari încât până și plumbul se topește. Norii care învăluie atmosfera venusiană, însă, sunt mult mai reci și ar putea, poate să susțină și forme de viață.

Sara Seager, astrobiolog la MIT, a speculat că forme de viață ar fi putut să apară pe Venus la începutul istoriei sale, când era mai rece și mai umedă. Când planeta a început să se încălzească, unii microbi s-ar fi putut refugia în nori. În loc să se scufunde înapoi în căldura mortală de la suprafață, ei ar fi putut rămâne într-un ciclu de călătorie constant prin atmosferă, „la bordul” curenților de aer.