Vissa typer av bakterier och virus kastas lätt ut i atmosfären när vågor bryter medan andra taxa är mindre benägna att transporteras med havssprej i luften, forskare rapporterade 22 maj.

Ett tvärvetenskapligt team av forskare från Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, och J. Craig Venter Institute (JCVI) kom fram till denna slutsats efter att ha replikerat en växtplanktonblomning i en unik våganläggning i havsatmosfären utvecklad av forskare i det National Science Foundation-finansierade Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment (CAICE) på Scripps campus. De fann att bakterier och virus belagda med vaxartade ämnen eller lipider förekommer i större mängd och är berikade i havssprayaerosoler. Enligt forskare, resultaten tyder på att de vattenavvisande egenskaperna hos ytorna på dessa mikrober är det som gör dem mer benägna att kastas ut ur havet när vågor bryter mot havsytan.

Teamet i den National Science Foundation-finansierade studien inkluderade kemister, oceanografer, mikrobiologer, genetiker, och pediatriska medicinspecialister som försöker förstå hur långt potentiellt smittsamma bakterier och virus kan färdas och om de som utgör de största riskerna för folkhälsan är bland dem som är mest benägna att fly havet. I tidigare studier, enskilda medlemmar i teamet har karakteriserat havssprayaerosoler, som bildas när vågor bryter och bubblor spricker vid havsytan.

"Några av de bakterier vi upptäckt har hittats på huden såväl som i din tarm, så de kan påverka din hälsa – vid det här laget, ingen vet riktigt hälsoeffekterna av att andas in havsmikrober, sa Kim Prather, som har en gemensam utnämning vid UC San Diegos Scripps Institution of Oceanography och Department of Chemistry and Biochemistry. "Vi försöker förstå källor till miljömikrober med hjälp av de unika anläggningar för havsatmosfär som vi har utvecklat här på Scripps. Genom att bryta vågor i färskt havsvatten i en isolerad vågkanal, UC San Diego är den enda platsen i världen som direkt kan mäta mikroberna som överförs från havet till atmosfären."

Prathers forskargrupp har tidigare visat hur mikrober har en nästan världsomspännande räckvidd, kunna resa tiotusentals kilometer i vinden, ibland åter in i havet och återuppstå ur det under resan. Som de gör, deras kemiska egenskaper, deras förmåga att infektera, och deras effekter på molnbildning och nederbörd kan utvecklas.

"I CAICE, vi insåg att många av de kemiska komponenterna som finns i aerosoler härrör från levande mikroorganismer i havet, så ett av våra första mål var att ta reda på vilka som finns i vattnet och sedan förstå vilka av dem som kan ta en tur på aerosolpartiklarna, sa Michael Burkart, en forskare vid institutionen för kemi och biokemi vid UC San Diego.

Studien utnyttjade tekniker utvecklade i Earth Microbiome Project, som grundades av medförfattaren Rob Knight och andra 2010 för att prova så många mikrobiella samhällen som möjligt för att förstå mikrobernas ekologi och deras interaktioner med människor.

"I Earth Microbiome Project är en nyckelutmaning att modellera mikrober över hela planeten, sade riddaren, en UC San Diego professor i pediatrik och datavetenskap och teknik vid UC San Diego Center for Microbiome Innovation. "Havsprayresultaten ger en helt ny och oväntad mekanism för spridning som vi måste ta hänsyn till för en fullständig förståelse av jordens mikrobiella biosfär."

Forskarna genomförde experimentet genom att etablera blomningar av växtplankton under en 34-dagarsperiod. De gjorde detta i en anläggning med havsatmosfär inrymd vid Hydraulics Laboratory vid Scripps Oceanography. Efter flera dagar, det replikerade havet, som forskare kallar ett mesokosmos, började avge till luften bakteriella taxa som Actinobacteria och Corynebacteria. Virus som fanns i aerosoler som blev luftburna var få i förhållande till bakterier, men de stammar som upptäcktes i luften som Herpesvirales hade en liknande typ av vattenavvisande yta som gör att de kan överföras från havet till atmosfären.

De potentiella hälsoeffekterna av de havsmikrober som oftast finns i havssprayaerosoler kommer nu att börja studeras av teamet vid UC San Diego. Det är lite känt om hälsoeffekterna - bra eller dåliga - av att andas havsluft berikad med mikrober och annat biologiskt material. Forskarna rapporterade förekomsten av stammar som inte ofta finns i havsvatten som Legionella och en fågelstam av E. coli, vilket de sa kunde vara bevis på förorening i vissa kustvatten. Kunskap om vilka patogener som förekommer i föroreningsavrinning som blir aerosoliserade kan bidra till att förbättra förståelsen av mänskliga exponeringsvägar för dem som bor nära kusten.

"Ingen förväntade sig att det kan vara en utvecklad strategi för särskilda bakterier och virus att ta sig in i havssprayen, " sa Knight. "Vår nästa utmaning är att ta reda på varför de gör det, och när det är bra eller dåligt för vår hälsa, eller till och med för planetens klimat."

Studien, "Taxonspecifik aerosolisering av bakterier och virus i en experimentell havsatmosfär mesokosmos, " som publicerades den 22 maj i tidningen Naturkommunikation , fick stöd av CAICE, som leds av Prather och utsågs 2013 till ett NSF Center for Chemical Innovation.