Quando arriva la stagione delle allergie, molti attribuiscono le loro reazioni alla flora locale in primavera. Tuttavia, i pennacchi di polvere dell'Africa sahariana-saheliana, abbastanza grandi da poter essere registrati dai radar meteorologici, viaggiano in tutto il mondo ogni estate, portando con sé la propria forma di inquinamento atmosferico.
Il dottor Shankar Chellam, professore presso il Dipartimento Zachry di ingegneria civile e ambientale e A.P. e Florence Wiley Professor III presso la Texas A&M University, e il suo ormai ex studente, il dottor Sourav Das, hanno approfondito la ricerca precedente per identificare i microrganismi che potrebbero aver fatto l'autostop i pennacchi di polvere attraversano l'Atlantico. Dr. Daniel Spalink, professore assistente e direttore di S.M. Tracy Herbarium presso la Texas A&M, ha contribuito ad analizzare la biologia e a identificare batteri e funghi nei campioni.
"Tutti noi soffriamo di allergie e potenzialmente di altri effetti più gravi sulla salute quando respiriamo polvere, e non è del tutto noto cosa causi tali allergie", ha detto Chellam. "Alcune persone potrebbero pensare che si tratti solo di sabbia o minerali argillosi nella polvere. Altri pensano che siano metalli o sostanze organiche nella polvere, e altri ancora pensano che siano batteri e funghi."
Questa ricerca, pubblicata sulla rivista Environmental Science &Technology , è il primo a studiare l'associazione di batteri e funghi con le tempeste di sabbia del Nord America e del Sahara.
"Alcuni gruppi hanno studiato batteri e funghi in Africa e in Europa, ma nessuno ha studiato insieme metalli, batteri e funghi in un evento di polvere africana", ha affermato Chellam.
I campioni sono stati prelevati durante un evento di polvere del Sahara a Houston, in Texas, nell'agosto 2018. Sono state misurate le composizioni di elementi, batteri e micobiomi (comunità fungine).
Chellam ha osservato che gli eventi legati alla polvere possono variare ogni anno, con composizioni elementari diverse ogni anno. Determinare l’esatta fonte della polvere che viaggia verso Houston è impegnativo. Anche le immagini satellitari degli eventi potrebbero non individuare con precisione la fonte. La polvere si sposta a nord verso l'Europa, attraversa l'Atlantico e viaggia verso est fino all'Asia. La probabile area di origine di questo studio è il deserto stesso perché le immagini mostravano notevoli nubi di polvere provenienti dalla regione del Sahara all'inizio di agosto.
Spalink ha spiegato che la biodiversità di batteri e funghi nelle aree metropolitane e industriali come Houston è altamente dinamica e spesso cambia ogni giorno. Molti batteri e funghi si trovano in tutto il mondo.
"Un aspetto fondamentale di questo studio è che gran parte della biodiversità non è descritta scientificamente", ha affermato Spalink. "Non ha un nome, non può essere coltivato e, poiché non può essere coltivato, è difficile da studiare."
Tuttavia, il microbiota è stato rilevato estraendo il DNA dai filtri. Meticolose tecniche di sequenziamento hanno rilevato genomi batterici di 117 famiglie e genomi fungini di 164 famiglie. La tecnica non ha mostrato se i microbi fossero vivi, ma ha rilevato diversi batteri e funghi patogeni, molti dei quali sono elencati nell'elenco prioritario globale dei patogeni umani dell'Organizzazione Mondiale della Sanità.
"Non ci dice se saranno in grado di infettarci e farci ammalare", ha detto Spalink. "Ma almeno nella polvere africana è stato identificato il DNA di diversi batteri e funghi patogeni."
La biodiversità di batteri e funghi era fortemente correlata ad alcuni elementi, in particolare al calcio. Lo studio ha dimostrato che il calcio e lo zirconio sono importanti per spiegare la diversità beta batterica e fungina, il rapporto tra la diversità delle specie regionali e locali.
"I metalli che abbiamo sottolineato in questo studio non sono gli stessi metalli che abbiamo sottolineato nello studio precedente", ha affermato Chellam.
Sebbene questi elementi possano essere trovati nella polvere del Sahara, si trovano anche localmente a Houston.
Un avvertimento simile è stato trovato nei rilevamenti di biota. Sono stati rilevati oltre 2.000 diversi gruppi organici. Solo 17 aumentarono in abbondanza quando la polvere del Sahara entrò a Houston. Tutti e 17 questi si trovano in tutto il mondo e molti sono stati rilevati in quantità minori prima dell'evento di polvere.
"C'è la possibilità che si ottenga sempre una sorta di correlazione con alcuni metalli", ha detto Das. "Ciò non significa che non provenga dalla polvere africana."
Gli studi futuri potrebbero ampliare questo lavoro campionando prima, durante e dopo le tempeste di polvere per più anni. Il campionamento potrebbe anche espandersi geograficamente nelle aree di passaggio dei pennacchi di polvere.
Anche fattori determinanti come il cambiamento climatico e altri effetti meteorologici saranno importanti per la ricerca futura.
"L'intera dinamica della polvere del Sahara che arriva a Houston è principalmente guidata da processi atmosferici", ha affermato Das.
"Ciò evidenzia l'importanza di disporre di questi set di dati di base", ha aggiunto Spalink. "È davvero difficile prevedere come cambierà il biota se non sai cosa è successo in passato o cosa sta succedendo nel presente."
Chellam ha spiegato che la tempesta più grande mai registrata a Houston è stata misurata nel 2020, evidenziando una potenziale area per la ricerca futura.
"Era così grande che si è guadagnata un soprannome, e ora viene chiamata la tempesta di sabbia di Godzilla", ha detto Chellam. "Mi è capitato di campionare in quel momento, quindi speriamo di poter ottenere anche dei buoni dati e pubblicazioni da quello."
Alyvia McEwan, una degli studenti universitari del Chellam, e il dottor Joseph Prospero, professore emerito presso l'Università di Miami in Florida, hanno dato un contributo significativo a questa ricerca. Chellam attribuisce a Prospero, che ha lavorato sulla polvere africana fin dai primi anni '70, il merito di aver ispirato la sua ricerca.
"È la persona che per prima ha portato questa polvere africana nella coscienza della comunità scientifica", ha detto Chellam di Prospero.
A McEwan è attribuito gran parte dell'analisi e dell'interpretazione dei dati e la generazione di molte rappresentazioni grafiche.
"È incredibile quanto è esposto l'essere umano medio in termini di tipi di elementi, funghi e batteri a cui sono associati tutti questi potenziali", ha affermato McEwan.
Ulteriori informazioni: Sourav Das et al, Metalli respirabili, batteri e funghi durante un evento relativo alla polvere del Sahara-Saheliano a Houston, Texas, Scienza e tecnologia ambientale (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c04158
Informazioni sul giornale: Scienze e tecnologie ambientali
Fornito dal Texas A&M University College of Engineering
