Предыстория
Атмосфера — самая нетронутая микробная среда обитания на Земле, а бактерии, находящиеся в воздухе, являются наиболее сложными и динамичными сообществами, влияющими на микробиомы Земли. В воздухе содержится более 1×104 бактериальных клеток/ м3 и сотни уникальных таксонов. Крупномасштабные исследования систематически документировали микробные особенности в почве, океане и отходах жизнедеятельности человека. Кроме того, они предположили взаимосвязь между микробиомами, находящимися в воздухе, и поверхностной средой. Тем не менее, не хватает исследований, документирующих микроорганизмы, находящиеся в воздухе, особенно в отношении их структуры сообщества.
Микробы не живут изолированно. Вместо этого у них есть множество экологических отношений, начиная от мутуализма и заканчивая конкуренцией. Таким образом, определение их биогеографических моделей распределения и взаимодействия с другими микробиомами Земли, которые определяют их происхождение, может пролить свет на последствия изменения климата / окружающей среды и антропогенной деятельности.
Об исследовании
В настоящем исследовании исследователи впервые разработали глобальный набор данных о бактериях, переносимых воздушно-капельным путем, чтобы оценить степень их общности и взаимосвязи. Этот набор данных включал 76 недавно собранных образцов твердых частиц воздуха в сочетании с 294 образцами, собранными для предыдущих исследований с 63 объектов по всему миру. Места отбора проб были разнообразными с точки зрения высоты и географии и охватывали от уровня земли до крыш (от 1,5 м до 25 м высотой), до гор на высоте 5380 м над уровнем моря, густонаселенных городских городов и отдаленного полярного круга.
Команда получила набор данных для сравнения из проекта Earth Microbiome Project (EMP), в котором было собрано более 5000 образцов из 23 поверхностных сред. Справочный каталог бактерий, находящихся в воздухе, содержал более 27 миллионов не избыточных последовательностей генов 16S рибосомальной РНК (рРНК). Они рассчитали общее влияние фильтрации окружающей среды и взаимодействия бактерий на формирование сообществ.
Патогенные микроорганизмы с самым высоким риском смертности, Enterococcus faecium, золотистый стафилококк, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и виды Enterobacter (ESKAPE), были более распространены в городском воздухе. Сеть совместного распространения городских бактериальных сообществ, находящихся в воздухе, показала, что антропогенное воздействие дестабилизировало их сетевую структуру, что, в свою очередь, также изменило таксономический состав бактерий.
Авторы отметили, что на бактериальные сообщества, находящиеся в воздухе, повлияло множество факторов — например, географическое местоположение в сочетании с типичными факторами окружающей среды. Биотические взаимодействия между ключевыми и основными бактериальными сообществами, а также бактериальное богатство, значительно взаимодействовали. Из всех детерминированных процессов фильтрация окружающей среды была основным фактором, определяющим структуру и распределение микробных сообществ в воздухе.
Выводы
Подводя итог, можно сказать, что почти 46,3% бактерий, переносимых воздушно-капельным путем, происходят из окружающей среды, и случайные процессы в первую очередь повлияли на формирование сообщества. Кроме того, отличительной особенностью бактерий, переносимых воздушно-капельным путем в городских районах, является растущая доля потенциальных патогенов из источников, связанных с человеком. Наконец, профили бактериальных источников, находящихся в воздухе, повлияли на значительно более высокий процент структурных изменений, чем на качество воздуха и местные метеорологические условия (43, 7% против 29,4% и 25,8%), как было оценено с помощью анализа распределения вариаций (VPA).
Информацией поделилось издание News-Medical.