Forskare från University of Granada (UGR) har upptäckt att vissa mikroorganismer, som bakterier, kan resa från en kontinent till en annan "gömd" i atmosfäriskt damm.

Forskare från UGR:s institution för edafologi och jordbrukskemi, Institutionen för tillämpad fysik, och Center for Scientific Instrumentation har dechiffrerat gåtan med interkontinental transport av mikroorganismer via iberuliter (”jätte” atmosfäriska partiklar som potentiellt kan andas in av människor) och atmosfäriskt damm, med åtföljande risk för sjukdomsöverföring som detta innebär.

Iberuliter är gigantiska polyminerala atmosfäriska bioaerosoler, mäter i genomsnitt cirka hundra mikron (även om de kan nå upp till 250 µm). De reser över kontinenter, trotsar gravitationens lagar och transporterar levande mikroorganismer (fungerar snarare som en bärraket). De upptäcktes 2008 av forskare från institutionen för edafologi och jordbrukskemi vid UGR och Andalusian Institute for Agricultural and Fisheries Research and Training (IFAPA).

NASA offentliggjorde upptäckten på sin webbplats i oktober samma år. Men det är inte förrän nu som UGR:s multidisciplinära forskargrupp har avslöjat mekanismen genom vilken bakterier är involverade i uppkomsten och bildandet av atmosfäriska iberuliter.

Forskarna analyserade atmosfäriska dammavlagringar som hittades i staden Granada, vars sammansättning är heterogen och består övervägande av lera, kvarts, och karbonatmineraler och, i mindre grad, järnoxider. Förutom denna mineralkomponent, en biologisk komponent hittades i detta damm:bakterier, kiselalger, planktoniska organismer, och till och med brochosomer (mikroskopiska granulat som utsöndras av insekter som gräshoppor). Dammet härstammar från Saharaöknen (nordnordöstra Afrika) och lokala/regionala jordar. Atmosfäriska interaktioner mellan dessa två komponenter och moln producerar iberuliter (polymineraliska bioaggregat), vars sammansättning har nu, för första gången, studerats.

Att karakterisera iberuliterna och lösa mysteriet med deras existens och bildande, forskarna analyserade deras mineralsammansättning, elementär sammansättning, storleken på atmosfäriskt damm, och luftmassans ursprung för just denna region, såväl som de atmosfäriska bildningsmekanismerna som involverar bakterier.

De fann att, I breda termer, iberuliter har sitt ursprung i troposfären som ett resultat av olika hydrodynamiska processer som möjliggör interaktion mellan dammkorn, mikroorganismer av det damm som stiger upp från Saharas jordar (som fungerar som kondensationskärnor), och vattenånga molekyler från moln. Vattendroppen som bildas i dessa kondensationskärnor agglutinerar dammpartiklar av olika storlekar i dess inre tillsammans med bakterier i suspension.

Under den bana som droppen tar genom luften, en serie gravitationskrafter skapar en sammanhängande struktur inuti, framställning av en vägg eller yttre beläggning (mikrolaminat eller lersvål) samtidigt som inuti, mineralpartiklarna är ordnade i ett ordnat mönster (den minsta på utsidan och den största i mitten av iberuliten).

Jätte aerosoler

På samma gång, på grund av hydrodynamiska krafter, en virvel skapas vid nordpolen av den allt mer komplexa vattendroppen, vilket är det som ger dessa gigantiska aerosoler deras karakteristiska utseende. Detta är den grundläggande strukturen för iberuliten, som gör det möjligt för den att reagera med andra atmosfäriska komponenter, lämnar efter sig ett tillförlitligt spår av de platser genom vilka den har passerat.

Alberto Molinero García, en forskare vid institutionen för edafologi och jordbrukskemi vid UGR och en av författarna till denna studie, förklarar:"Bakterier kan överleva i iberuliter eftersom dessa ger ett näringsrikt medium, en mikrohabitat rik på näringsämnen, och de skyddar bakterierna från ultraviolett strålning. Detta visas av de bakteriella polymera exsudaterna att, snarare som mucilaginös slem, fungera som ett "lim" mellan mineralpartiklarna, förhindrar deras sönderdelning och ökar deras motståndskraft mot bräcklighet i atmosfärens turbulenta fenomen."

Detta gör det möjligt för iberuliter och mikroorganismer att resa stora interkontinentala avstånd på atmosfäriska strömmar som Sahara Air Layer (SAL). Vid atmosfärisk transport, iberuliten är i kontakt med ett reaktivt medium - atmosfären - där interaktioner äger rum med de gaser som finns naturligt, såsom kväve och svavelföreningar.

Ett världsomspännande fenomen

UGR-forskaren påpekar att iberuliter inte är exklusiva för denna region i Spanien:de kan existera över hela världen, främst i de områden där damm förs in från ökenområden.

"De har hittats i Saudiarabien, Volgograd (Ryssland), och möjligen i den avlägsna östra delen av Kina, Japan, Korea, och även i USA, " säger Molinero. De nya aerosoler som identifierats i Granada kommer från Sahara, som är en kraftfull utsändare av atmosfäriskt damm (det uppskattas att Sahara skickar mellan 400 och 700 miljoner ton damm runt om i världen per år).

Detta damm, tillsammans med iberuliterna och bakterierna som ingår i de olika atmosfäriska strömmarna, kan nå så långt som Amazonas, Karibien, eller Himalaya. Dock, dammet som kommer in i Medelhavet kännetecknas av att ha följt en specifik och välkänd atmosfärisk bana.

Med hjälp av all data de har samlat in, UGR-forskarna kommer att modellera inandningen av de mikroskopiska partiklar som är mindre än 10 mikron (PM10) av vilka iberuliter består, samt deras penetration i luftvägarna och destinationen för de bakterier som transporteras.