Alcuni tipi di batteri e virus vengono facilmente espulsi nell'atmosfera quando le onde si infrangono, mentre altri taxa hanno meno probabilità di essere trasportati nell'aria dagli spruzzi del mare, i ricercatori hanno riferito il 22 maggio.

Un team interdisciplinare di scienziati della Scripps Institution of Oceanography, l'Università della California a San Diego, e il J. Craig Venter Institute (JCVI) sono giunti a questa conclusione dopo aver replicato una fioritura di fitoplancton in una struttura unica per le onde oceaniche nell'atmosfera sviluppata dagli scienziati del Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment (CAICE), finanziato dalla National Science Foundation, sul Campus Scripp. Hanno scoperto che batteri e virus rivestiti da sostanze cerose o lipidi appaiono in maggiore quantità e sono arricchiti da aerosol di spruzzi marini. Secondo i ricercatori, i risultati suggeriscono che le proprietà idrorepellenti delle superfici di questi microbi sono ciò che li rende più probabilità di essere gettati fuori dall'oceano quando le onde si infrangono sulla superficie del mare.

Il team dello studio finanziato dalla National Science Foundation includeva chimici, oceanografi, microbiologi, genetisti, e specialisti di medicina pediatrica che stanno cercando di capire fino a che punto possono viaggiare batteri e virus potenzialmente infettivi e se quelli che rappresentano i maggiori rischi per la salute pubblica sono tra quelli che hanno maggiori probabilità di fuggire dall'oceano. Negli studi precedenti, i singoli membri del team hanno caratterizzato gli aerosol di spruzzi marini, che si formano quando le onde si infrangono e le bolle scoppiano sulla superficie dell'oceano.

"Alcuni dei batteri che abbiamo rilevato sono stati trovati sulla pelle e nell'intestino, quindi potrebbero influire sulla tua salute, a questo punto, nessuno conosce veramente gli effetti sulla salute della respirazione dei microbi oceanici, "ha detto Kim Prather, che ha un incarico congiunto presso la Scripps Institution of Oceanography della UC San Diego e il Dipartimento di Chimica e Biochimica. "Stiamo cercando di capire le fonti di microbi ambientali utilizzando le strutture uniche per l'atmosfera oceanica che abbiamo sviluppato qui a Scripps. Rompendo le onde nell'acqua di mare dolce in un canale d'onda isolato, La UC San Diego è l'unico posto al mondo in grado di misurare direttamente i microbi trasferiti dall'oceano all'atmosfera".

Il gruppo di ricerca di Prather ha precedentemente dimostrato come i microbi abbiano una portata quasi mondiale, in grado di percorrere decine di migliaia di chilometri nel vento, a volte rientrando nell'oceano e riemergendo da esso lungo il viaggio. Come fanno, i loro attributi chimici, la loro capacità di infettare, e i loro effetti sulla formazione delle nubi e sulle precipitazioni possono evolversi.

"Nel CAICE, ci siamo resi conto che molti dei componenti chimici presenti negli aerosol sono derivati ​​da microrganismi viventi nell'oceano, quindi uno dei nostri primi obiettivi era scoprire quali sono presenti nell'acqua e poi capire quali di loro sono in grado di farsi un giro sulle particelle di aerosol, " ha detto Michael Burkart, un ricercatore presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica dell'UC San Diego.

Lo studio ha sfruttato le tecniche sviluppate nell'Earth Microbiome Project, che è stata fondata dal coautore Rob Knight e altri nel 2010 per campionare quante più comunità microbiche possibili per comprendere l'ecologia dei microbi e le loro interazioni con gli esseri umani.

"Nel progetto Earth Microbiome una sfida chiave è modellare i microbi in tutto il pianeta, " disse Cavaliere, un professore di pediatria e informatica e ingegneria dell'UC San Diego con l'UC San Diego Center for Microbiome Innovation. "I risultati dello spray oceanico forniscono un meccanismo di dispersione completamente nuovo e inaspettato che dovremo prendere in considerazione per una piena comprensione della biosfera microbica terrestre".

I ricercatori hanno condotto l'esperimento stabilendo fioriture di fitoplancton in un periodo di 34 giorni. Lo hanno fatto all'interno di una struttura per l'atmosfera oceanica ospitata presso il Laboratorio di idraulica presso la Scripps Oceanography. Dopo diversi giorni, l'oceano replicato, che gli scienziati chiamano mesocosmo, ha iniziato a emettere nell'aria taxa batterici come Actinobacteria e Corynebacteria. I virus contenuti negli aerosol che si sono dispersi nell'aria erano pochi rispetto ai batteri, ma i ceppi che sono stati rilevati nell'aria come Herpesvirales avevano un tipo simile di superficie idrorepellente che permetteva loro di essere trasferiti dall'oceano all'atmosfera.

I potenziali effetti sulla salute umana dei microbi oceanici che si trovano più spesso negli aerosol di spruzzi marini inizieranno ora a essere studiati dal team dell'UC San Diego. Si sa poco degli effetti sulla salute, buoni o cattivi, della respirazione dell'aria oceanica arricchita di microbi e altro materiale biologico. I ricercatori hanno segnalato la presenza di ceppi non frequenti nell'acqua di mare come la Legionella e un ceppo aviario di E. coli, che secondo loro potrebbe essere una prova di contaminazione in alcune acque costiere. La conoscenza di quali agenti patogeni che si verificano nel deflusso dell'inquinamento vengono aerosolizzati potrebbe aiutare a migliorare la comprensione dei percorsi di esposizione umana per coloro che vivono vicino alla costa.

"Nessuno si aspettava che potesse essere una strategia evoluta per particolari batteri e virus per entrare nello spray oceanico, " Knight ha detto. "La nostra prossima sfida è capire perché lo stanno facendo, e quando fa bene o male alla nostra salute, o anche per il clima del pianeta".

Lo studio, "Aerosol taxon-specifico di batteri e virus in un mesocosmo sperimentale dell'atmosfera oceanica, " apparso il 22 maggio sulla rivista Comunicazioni sulla natura , è stato sostenuto da CAICE, che è guidato da Prather e designato nel 2013 come Centro NSF per l'innovazione chimica.