Onder de blauwe lucht, vlakbij de stapels witte wolken, bevindt zich een microbiële snelweg verborgen in het volle zicht, suggereert een nieuwe studie. Levende microscopisch kleine bacteriën en schimmels verplaatsen zich meer dan 2.000 kilometer tussen locaties en reizen met winden van ongeveer 3.000 meter boven de grond, blijkt uit onderzoek dat op 9 september in het tijdschrift is gepubliceerd. PNAS.
De bevindingen kunnen gevolgen hebben voor de menselijke gezondheid en voor de voortdurende verspreiding van medicijnresistente genen onder ziekteverwekkers over de hele wereld. Volgens de analyse is een onverwacht en verontrustend aantal van deze microben die ver boven het oppervlak circuleren potentieel ziekteverwekkend, en sommige zijn resistent tegen meerdere antibiotica.
“We hadden zoiets niet moeten vinden”, zegt hoofdonderzoeksauteur Xavier Rodó, computationeel ecoloog en onderzoeksprofessor aan het Barcelona’s Institute for Global Health, waar hij leiding geeft aan de klimaat- en gezondheidsgroep. Het is de “detectie van een ongekende diversiteit aan microbiële taxa op grote hoogte [far above the planetary boundary layer]”, voegt hij eraan toe.
Op tien verschillende bemonsteringsvluchten boven Japan gebruikten Rodó en zijn collega’s genetische analyse om 266 schimmel- en 305 bacteriële geslachten te identificeren, die volgens hem waarschijnlijk meer dan 2.000 soorten vertegenwoordigen. Op basis van hun beoordeling van de luchtstromingen en andere sporenverbindingen die in de monsters werden aangetroffen, stelden de onderzoekers vast dat deze microben hun oorsprong vonden in de landbouwgebieden van Noordoost-Azië en zo’n 2000 kilometer door de atmosfeer naar het Japanse luchtruim werden getransporteerd, waar ze langzaam naar het aardoppervlak dreven. oppervlak. Veel hierboven ontdekte microben zijn ook beneden aangetroffen, wat betekent dat bacteriën en schimmels onze directe omgeving binnendringen.
“Zoiets hadden we niet moeten vinden.”
Niet alle microben zijn schadelijk, maar meer dan een derde van de in dit geval verzamelde en geïdentificeerde organismen waren ziekteverwekkers waarvan bekend is dat ze ziekten bij de mens veroorzaken in de juiste blootstellingscontext. De wetenschappers ontdekten ook dat ten minste enkele van de microben hun zware, atmosferische reis overleefden en resistentie tegen meerdere antibiotica met zich meebrachten. Ze waren in staat een handvol ziektekiemen te kweken en kolonies op petrischalen te laten groeien. In enkele gevallen waren deze kolonies resistent tegen meer dan één antimicrobieel geneesmiddel.
De bevindingen bewijzen niet dat al deze rondzwervende microben mensen ziek maken, noch dat de volgende pandemie uit de lucht zal komen vallen, benadrukt Rodó. ‘Mensen worden niet overal op heel vreemde manieren ziek, dus we moeten denken dat de meeste gezonde immuunsystemen hiermee om kunnen gaan. [this airborne germ load]”, zegt hij. “We zeggen niet dat epidemieën uit verre oorden zullen komen.”
Toch suggereert de studie dat atmosferisch transport van microben iets is dat de moeite waard is om te overwegen en aandacht aan te besteden, vooral als het gaat om het begrijpen van de verontrustende opkomst van antimicrobiële resistentie. “Het is duidelijk dat dit bestaat biodiversiteit zaaien over lange afstanden”, zegt Rodó. “Als de bugs die worden verspreid resistente genen hebben, laat je ze nu natuurlijk in een nieuwe gemeenschap introduceren, wat een probleem zou kunnen zijn.”
Het was eerder bekend dat deeltjes die door de wind over lange afstanden worden meegevoerd, problemen kunnen veroorzaken voor mensen ver van de bron van de vervuiling. Onderzoek heeft bijvoorbeeld stofstormen in de Sahara in verband gebracht met astma in het Caribisch gebied. Toch worden de biotische gemeenschap duizenden meters boven de grond en de gevolgen ervan voor de mondiale gezondheid slecht begrepen.
Sommige onderzoeken suggereren een verband tussen diezelfde stofstormen in de Sahara en uitbraken van meningitis aan de andere kant van de Atlantische Oceaan. Valleikoorts, een ziekte die wordt veroorzaakt door een schimmel die veel voorkomt in het zuidwesten van de Verenigde Staten, wordt volgens sommige analyses ook in verband gebracht met stofstormen. Eerder onderzoek door Rodó en anderen heeft gesuggereerd dat uitbraken van de mysterieuze ziekte van Kawasaki verband kunnen houden met windstromingen. Zelfs plantpathogenen kunnen door de wind over lange afstanden worden vervoerd. Maar over het algemeen wordt niet gedacht dat de meeste micro-organismen reizen en zulke lange reizen overleven. Uit het onderzoek van deze week blijkt dat dit het geval is.
“Ze laten zien dat er daarboven een heel groot aantal soorten is die zich op die manier verspreiden”, wat nieuw is, zegt Jeremey Gernand, universitair hoofddocent milieugezondheids- en veiligheidstechniek aan de Penn State University, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. Op 3.000 meter hoogte in de atmosfeer is het lastig om te vertoeven. Het is vol intense zonnestraling, koud en onderhevig aan grote veranderingen in temperatuur en vochtigheid. “Deze bacteriën en schimmels blijven ondanks alles in leven”, merkt Gernand op. “Het is echt interessant.”
Hij herhaalt echter Rodó’s voorzichtigheid bij het interpreteren van wat dit betekent voor het risico op infectie bij mensen. Als het om ziekteverwekkers gaat, is de dosis van belang. “We weten veel over hoeveel ongewenste bacteriën er in ons voedsel of water kunnen zitten voordat we ziek worden”, zegt Gernand. Daarentegen “hebben we zeer zelden dat soort informatie over ingeademde ziekteverwekkers”, voegt hij eraan toe. Een gezond immuunsysteem kan over het algemeen individuele artiesten aansturen, de lucht die we regelmatig inademen is immers ook maar enigszins steriel. Uit de nieuwe bevindingen blijkt niet duidelijk welke concentratie van elke ziekteverwekker wordt overgedragen, iets wat Gernand graag geëvalueerd zou willen zien in vervolgwerk.
Een andere beperking van het onderzoek is dat het slechts een enkele locatie op een paar tijdstippen onderzoekt. “Het geeft ons niet veel inzicht in de consistentie van dit soort blootstellingen op andere plaatsen en in andere tijden van het jaar”, zegt Gernand. Toch stelt hij zich voor dat “dit waarschijnlijk overal gebeurt”, op basis van zijn eigen onderzoek naar de intercontinentale beweging van fijnstofvervuiling.
Een klein zilveren randje te midden van de wolk van microben: de atmosfeer zou een andere plek kunnen blijken te zijn om de mondiale gezondheid te monitoren. De Covid-19-pandemie heeft laten zien hoe waardevol systemen voor vroegtijdige waarschuwing, zoals monitoring van afvalwater, kunnen zijn om te bepalen wat er met ziekten gebeurt en om zich daarop voor te bereiden en hierop te reageren. Met meer onderzoek, zegt Rodó, zouden luchtverzamelvluchten een bruikbare methode kunnen worden om de blootstelling en het risico op infectie te beoordelen.