Удивительное количество микроорганизмов – на 99 процентов больше видов, чем было отмечено в публикациях, опубликованных всего четыре месяца назад, – это самый большой разрыв на планете. Сцепление едет в верхней тропосфере, они пробираются из Азии через Тихий океан и высаживаются в Северной Америке.
Впервые исследователи смогли собрать достаточную биомассу в виде ДНК для применения молекулярных методов к образцам из двух крупных пыльных струй, происходящих в Азии весной 2011 года. Ученые обнаружили более 2100 уникальных видов по сравнению с только 18 найденными в те же самые плюмы, используя традиционные методы культивирования, результаты, которые они опубликовали в июле.
«Дальний транспорт и удивительный уровень видового богатства в верхней атмосфере опрокидывают традиционные парадигмы в аэробиологии, – говорит Дэвид Дж. Смит, который недавно получил докторскую степень в Университете Вашингтона в области биологии и астробиологии. Он является ведущим автором статьи в текущем выпуске журнала «Прикладная и экологическая микробиология».
“Это маленький мир. Глобальная циркуляция ветра может перенести самые маленькие типы жизни Земли почти в любом месте », – сказал Смит.
Было подсчитано, что около 7,1 млн. Тонн (64 тераграммы) аэрозолей – пыль, загрязняющие вещества и другие атмосферные частицы, включая микроорганизмы, ежегодно пересекают Тихоокеанский регион. Аэрозоли переносятся ветряными штормами в верховья тропосферы. Тропосфера, слой воздуха, ближайший к земле, до примерно 11 миль (18 километров), где почти вся наша погода.
Соавтор Даниэль Яффе, профессор UW Bothell, ранее задокументировал особенно большие выбросы аэрозолей в тропосфере, что сделало транс-тихоокеанскую поездку за семь-десять дней. Недавние результаты основаны на двух таких плюмах: один в апреле и другой в мае 2011 года, обнаруженный на горе Бакалавр в Каскадных горах центрального Орегона.
Aerosol_Trajectory_AprilandMay2011
Большинство микроорганизмов – около половины – бактериальные, а другая половина – грибы – возникли из почв и либо были мертвы по прибытии, либо были безвредны для людей. Несколько грибковых видов ранее ассоциировались с урожайным увяданием, но у ученых не было возможности определить, были ли затронуты какие-либо культуры во время любого события плюма.
Большинство видов в плюмах можно найти на низких уровнях фона на Западном побережье. Однако плюмы приводили к повышенным уровням таких организмов, что заставило ученых сказать, что может быть полезно думать о микроорганизмах как загрязнении воздуха: микроорганизмы, которые незаметны для фоновых уровней, могут быть более важными в концентрированных дозах.
«Я был очень удивлен концентрациями. Можно ожидать, что концентрации клеток будут уменьшаться с высотой, основанной на выпадении и разбавлении », – сказал Смит. «Но во время этих событий плюма атмосфера объединяла эти ячейки так же, как и с другими видами загрязнения воздуха».
Интересно, что Смит говорит, что две из трех наиболее распространенных семейств бактерий в плюмах известны своей способностью формировать споры так, что они могут безопасно перемещаться в суровых условиях в суровых условиях, что делает их особенно хорошо приспособленными к перевозке на большой высоте.
«Я думаю, мы приближаемся к тому, чтобы называть атмосферу экосистемой, – сказал Смит. «До недавнего времени большинство людей ссылались на него как на конвейерную ленту или на переходное место, где проходит жизнь. Но открытие стольких ячеек, способных адаптироваться к дальним расстояниям на больших высотах, бросает вызов старой классификации ».
Клетки также могут взаимодействовать со своей высотной средой, например, становясь ядром для капель дождя и хлопьев снега и влияя на количество выпавших осадков. По оценкам других ученых, 30 процентов глобальных осадков приходится на микробы.
С другой стороны, ученым еще предстоит увидеть признаки метаболизма или роста микроорганизмов в то время как в воздухе, и существует ограниченное количество времени, в течение которого может существовать любой организм.
Сэмпинг верхней тропосферы для микроорганизмов в прошлом был пятнистым усилием с использованием самолетов и воздушных шаров, сказал Смит
Сканирующая электронная микроскопия выявляет бактериальную спору в виде изюма на поверхности пыли, которая переместилась из Азии высоко в тропосферу на Западное побережье и была обнаружена обсерваторией в центральном Орегоне. (Кредит: Космический центр НАСА Кеннеди)
«Потому что так сложно получить образцы, я утверждаю, что это, вероятно, последняя биологическая среда на планете, которую нужно исследовать», – сказал он.
Маунт-Бакалавр, как и многие другие горы в Каскадах, имеет пик, достаточно высокий, чтобы пробить верхнюю тропосферу. Однако, в отличие от других гор в Каскадах, вершина горы Бакалавр является гораздо более доступным местом для обсерватории, потому что там есть горнолыжная зона. Сила и приведение оборудования и персонала в обсерваторию не являются серьезным делом, вы просто берете подъемник.