Los científicos del Centro de Singapur para la Ingeniería de Ciencias de la Vida Ambiental SCELSE en la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur han descubierto que el aire en los trópicos está repleto de una gama rica y diversa de al menos 725 microorganismos diferentes.
Los científicos de NTU utilizaron un nuevo protocolo de muestreo y secuenciación de ADN de comunidades microbianas en el aire de Singapur. Descubrieron que la composición de la comunidad microbiana en el aire tropical cambia previsiblemente, con bacterias dominantes en el día y hongos en la noche.
Este patrón día-noche y la diversidad de microorganismos en el aire en la atmósfera cercana a la superficie era previamente desconocida, ya que la atmósfera es tecnológicamente difícil de estudiar, lo que lo convierte en el ecosistema menos explorado a escala planetaria, en comparación con los ecosistemas terrestres y marinos.
El nuevo conocimiento sobre bioaerosols tropicales - partículas diminutas en el aire que comprenden hongos, bacterias y material vegetal - se informa esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
En el trabajo de investigación dirigido por el profesor de genómica de NTU Stephan Schuster, el equipo informó que el aire tropical tenía una diversidad microbiana con una complejidad similar a otros ecosistemas bien estudiados, como el agua de mar, el suelo y el intestino humano.
Estas comunidades de bioaerosol partículas en el aire de origen biológico tienen un número inesperadamente alto de especies bacterianas y fúngicas, y siguen un ciclo diel un ciclo diurno y nocturno de 24 horas que los científicos creen que es impulsado por condiciones ambientales como la humedad, lluvia, irradiancia solar y niveles de dióxido de carbono.
También demuestran una mayor variación en la composición dentro de un día que entre días o incluso meses. Esta estructura comunitaria robusta mantiene la previsibilidad a largo plazo, a pesar de las variaciones en el flujo de aire y los vientos monzónicos en las estaciones tropicales.
Impacto en la salud humana
El profesor Schuster, que es director de investigación en SCELSE, dijo que tener la capacidad de analizar bioaerosols proporciona información sobre muchos aspectos de la vida urbana que afectan nuestra vida diaria y el bienestar humano. También proporciona una comprensión de las interacciones entre la atmósfera,ecosistemas planetarios terrestres y acuáticos, lo cual es particularmente valioso durante el cambio climático.
"Nuestro estudio actual sugiere que la temperatura también es un impulsor global de la dinámica de la comunidad microbiana para la atmósfera cerca de la superficie. Tal comprensión es fundamental para garantizar la sostenibilidad del ecosistema en entornos urbanos y más allá", agregó el profesor Schuster.
"Localmente, comprender la dinámica del bioaerosol también informará la forma en que estamos manejando nuestra atmósfera circundante, como el efecto de la calidad del aire interior, la ventilación mecánica y la contaminación en los microbiomas del aire que nos rodean. Además, nuestro estudio proporciona información importanteConocimientos necesarios sobre bioaerosols en un entorno tropical, dado que los estudios existentes han involucrado exclusivamente climas templados ".
En promedio, los humanos respiran 11 metros cúbicos de aire al día 11 mil litros, que podrían contener unas 50 mil células de organismos en los trópicos durante el día, pero de 30 a 100 veces esa cantidad por la noche.
Los científicos dicen que están comenzando a comprender el efecto de las comunidades microbianas del aire sobre el medio ambiente y la salud humana, con el impacto más inmediato en pacientes con enfermedades respiratorias. Además, el daño a los cultivos agrícolas podría evitarse a largo plazo, ya que muchos de loslos organismos detectados son patógenos de plantas u hongos que se pudren la madera.
Los hallazgos han llevado al equipo de investigación a iniciar un proyecto de investigación interdisciplinario en curso entre SCELSE y la Escuela de Medicina Lee Kong Chian de NTU en el área de la salud respiratoria.
Junto con expertos clínicos dirigidos por el médico asistente respiratorio Profesor Sanjay Chotirmall, Presidente del Provost en Medicina Molecular, el equipo conjunto está evaluando cómo los bioaeroles afectan a los pacientes con bronquitis, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y asma severa.
Nuevo método de secuenciación de bioaerosols
El equipo de investigación estableció una serie de recolectores de muestras de aire en una azotea en el campus de NTU, que recolectaban muestras cada dos horas en el transcurso de cinco días 180 muestras por serie temporal. Este mismo experimento se repitió cada tres meses durante13 meses, que incluyeron las dos temporadas de monzones de Singapur.
La biomasa en el aire se recolectó bombeando aire a través de un filtro electrostático que retiene partículas de un rango de 0.5 a 10 micrómetros aproximadamente 50 veces a 10 veces más pequeño que el grosor promedio de un cabello humano, respectivamente. Anteriormente, las muestras de aire tenían que agregarse durante semanas omeses para acumular suficiente material para el análisis.
A través del nuevo protocolo de secuenciación de ADN de biomasa ultrabaja desarrollado por el equipo de investigación de NTU, se podrían analizar volúmenes mucho más pequeños de aire, permitiendo por primera vez la capacidad de estudiar los cambios por hora en la composición del microbioma del aire.
Todos los bioaerosoles se clasificaron de acuerdo con sus similitudes y diferencias de ADN, lo que permitió la identificación a nivel de especie de organismos en el aire después de la comparación con las bases de datos de secuencias de ADN existentes.
Los investigadores sobrepasaron el nivel de identificación de bioaerosols previamente alcanzado por los científicos, sin la necesidad de amplificar el ADN o el uso de períodos de muestreo a largo plazo que no proporcionan información suficientemente detallada en intervalos cortos de tiempo.
Estudios previos realizados por otros grupos de investigación han informado que las comunidades de bioaerosol se basan tanto en el cultivo como en la amplificación de genes, los cuales incurren en sesgos sustanciales y agregados de tiempo, sin alcanzar una resolución temporal que hubiera permitido observar el ciclo diario de los microorganismos en el aire.
La Dra. Elena Gusareva, miembro del equipo, investigadora postdoctoral en NTU dijo que la escala y profundidad de análisis y clasificación sin precedentes permitieron al equipo identificar más de 1,200 especies bacterianas y fúngicas que realizan un patrón cambiante de composición de la comunidad microbiana.
La investigación en curso en NTU ahora está buscando usar el mismo método para analizar bioaerosols a nivel mundial en otros sitios, lo que podría generar tendencias similares en términos de seguir el ciclo diel.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :