Kun otetaan huomioon vallitsevat tuulet, David J. Smith tajusi, että Oregonin lepotilan tulivuoren yläpuolella kerätyt ilmanäytteet olisivat täynnä Aasian ja Tyynen valtameren kuolleiden mikro-organismien DNA-allekirjoituksia. Hän ei odottanut, että mikään voisi selviytyä matkasta kovan yläilmakehän läpi Mount Bachelor Observatoryn tutkimusasemalle 9000 metrin korkeudessa.
Asiaan liittyvä sisältö
- 11 syytä rakastaa bakteereja, sieniä ja itiöitä
- Tutkijat löytävät elämän Antarktiksen verenpunaisilta putouksilta
"Ajattelin, että keräämme periaatteessa vain kuollut biomassa", sanoo Smith, NASA: n Ames-tutkimuskeskuksen tutkija.
Mutta kun hänen tiiminsä pääsi laboratorioon näytteillä, jotka otettiin kahdesta suuresta pölyltä, keväällä 2011, he löysivät kukoistavan potkurin. Yli 27 prosenttia bakteerinäytteistä ja yli 47 prosenttia sieninäytteistä olivat edelleen elossa.
Viime kädessä ryhmä havaitsi noin 2100 lajia mikrobia, mukaan lukien tyyppi Archea, joka oli aikaisemmin eristetty vain Japanin rannikolta. "Mielestäni se oli tupakointipistooli", Smith sanoo. Aasia, kuten hän haluaa sanoa, oli aivastunut Pohjois-Amerikkaan.
Mikrobia on löydetty taivaalta siitä lähtien, kun Darwin on kerännyt tuulenpitämää pölyä HMS Beagle -laivalle 1000 mailia Afrikan länsipuolella 1830-luvulla. Mutta DNA-analyysin, korkean korkeuden keräämisen ja ilmakehän mallinnuksen tekniikat antavat tutkijoille uuden kuvan maapallon yläpuolella olevasta tungosta. Esimerkiksi viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että mikrobit ovat ilmakehän piilotettuja toimijoita, jotka tekevät pilvistä, aiheuttavat sadetta, leviävät sairauksia mantereiden välillä ja ehkä jopa muuttavat ilmastoa.
"Pidän ilmapiiriä moottoriteenä sanan sanallisimmassa merkityksessä", Smith sanoo. "Se mahdollistaa mikro-organismien vaihdon ekosysteemien välillä tuhansien mailien päässä toisistaan, ja minusta se on syvällisempi ekologinen seuraus, jota emme ole vieläkään kietoneet päämme täysin."
Ilmakehän mikrobilla voi olla valtavia vaikutuksia planeetallemme. Jotkut tutkijat katsovat vuoden 2001 suu- ja sorkkatautipuhan Isossa-Britanniassa Pohjois-Afrikan jättiläismyrskylle, joka kuljetti tuhansien mailien päässä pohjoisessa eläintaudin pölyä ja mahdollisesti itiötä vain viikkoa ennen ensimmäisiä ilmoitettuja tapauksia.
Kotieläimiä ja villieläimiä infektoivia bluetongue-taudin viruksia esiintyi kerran vain Afrikassa. Mutta se löytyy nyt Isosta-Britanniasta, todennäköisesti seurauksena vallitsevista tuuleista.
Tutkijat, jotka tutkivat koralliriuttojen vähenemistä Karibian melkein koskemattomissa osissa, osoittavat pölyn ja mukana olevien mikrobien, sekoittuvat Afrikan pölymyrskyjen aikana ja kuljettavat syylliseksi länteen. Erityinen sieni, joka tappaa meren faneja, saapui ensimmäisen kerran vuonna 1983, tutkijoiden mukaan Saharan kuivuus loi pölypilviä, jotka leijuivat Atlantin yli.
Länsi-Texasissa Texas Tech Universityn tutkijat keräsivät ilmanäytteitä kymmenen nautakarjan lähtö- ja vastatuulesta. Antibioottiresistentit mikrobit olivat 4000 prosenttia yleisempiä myötätuulisissa näytteissä. Maan ekotoksikologian apulaisprofessori Philip Smith ja molekyyli-toksikologian apulaisprofessori Greg Mayer sanoivat, että työ luo perustan jatkotutkimuksille.
He ovat suorittaneet tutkimuksen elinkelpoisuudesta, joka julkaistaan vuoden 2016 alussa, ja he haluavat tarkastella kysymyksiä siitä, kuinka pitkälle hiukkaset kulkevat ja voidaanko resistenssiä siirtää natiiville bakteereille. Antibiootteja, Mayer toteaa, oli luonnossa jo kauan ennen kuin ihmiset lainasivat niitä. Mutta mitä tapahtuu, kun ne keskittyvät paikkoihin tai leviävät tuuleen?
Selvää on, että siellä on paljon elinkelpoisempia mikrobeja, jotka eivät ole kovinkaan kannattavia, kuin tutkijat odottivat.
Georgian teknillisen instituutin tutkijat, NASA: n tutkimusapurahan tukemana, tutkivat ilmanäytteitä, jotka kerättiin lentokoneella, joka lentää hurrikaanimailien päähän maanpinnan yläpuolella. He havaitsivat, että elävien solujen osuus myrskyn heittämistä mikrobista oli noin 20 prosenttia.
"Emme odottaneet löytävänsä niin paljon ehjiä ja eläviä bakteerisoluja 10 000 metrin päässä", sanoo Georgian teknillisen instituutin mikrobiologi Kostas Konstantinidis.
Konstantinidis ja hänen tiiminsä ovat erityisen kiinnostuneita siitä, miten mikrobit vaikuttavat pilvien muodostumiseen ja sateisiin. Ilmassa olevien bakteerien ytimet alkavat tiivistyä. Jotkut tutkijat uskovat nyt, että mikrobit voivat olla tärkeä osa meteorologiaa. "Niillä on suuri potentiaali vaikuttaa pilvien muodostumiseen ja ilmastoon", Konstantinidis lisää.
Samaan aikaan Smithiä kiehtoo kuinka mikrobit selviävät tai ehkä korjautuvat itsensä päivien mittaisten matkojen jälkeen yläilmakehän kovassa säteilyssä. NASA: n projekti EMIST (Exposing Mikro-organismit in Stratosphere), jonka johdossa on Smith, on kahdesti kulkenut itiöitä muodostavia bakteereja 125 000 metrin päässä New Mexico-autiomaassa ilmapalloilla tutkimaan niiden selviytymistä.
NASA: lle työ liittyy planeetan suojeluun. Jos maapallon bakteereilla saastunut avaruusalus saavuttaa Marsin - jolla on maapallon stratosfäärin kaltaiset olosuhteet - ja bakteerit selviävät, se voi vaikeuttaa etsintäämme todisteita elämästä Marsilla tai jopa tappaa kotimaiset mikrobit, jos niitä on.
Mutta sillä on myös paljon laajempia mahdollisuuksia. Kuten aikaisemmat tutkijat, jotka tutkivat sademetsää etsiessään ihmelääkkeitä, tutkijat saattavat joskus löytää lääkkeitä ilmakehän pienimuotoisissa asukkailla. Ehkä ilmakehän bakteerit voivat tarjota meille lopullisen aurinkovoideen ja suojan säteilyltä.
"On epätavallista, että organismi, joka selviää niin ankarasta ympäristöstä, on monissa tapauksissa yksi solu", Smith sanoo. "Kuinka he tekevät sen mitä tekevät?"
Tieteellinen pallo pitää NASA: n säteilyaltistavat mikro-organismit Stratosfäärissä (E-MIST) kokeessa vähän ennen laukaisua 24. elokuuta 2014. Koe paljasti Maan bakteerit yläilmakehälle saadakseen selville, pystyvätkö he selviämään ankarissa olosuhteissa. (NASA)
