Los microorganismos pueden viajar largas distancias en la troposfera

El análisis de muestras de aire tomadas a altitudes de hasta 3.000 metros sobre Japón ha revelado la presencia de una amplia gama de bacterias y hongos viables transportados por masas de aire originadas a más de 2.000 kilómetros de distancia, en regiones enriquecidas con fertilizantes y pesticidas. El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), revela una nueva vía por la que patógenos humanos, animales y vegetales pueden viajar a regiones geográficas distantes. La investigación ha sido liderada por el Instituto de Salud Global de Barcelona (ISGlobal), centro impulsado por la Fundación "la Caixa", y ha contado con la colaboración de la Fundación Privada Daniel Bravo Andreu (FPDBA).

Los patógenos pueden viajar por el aire, pero se sabe poco sobre la diversidad de microbios que pueden sobrevivir a grandes altitudes, donde las condiciones son duras. "Sabemos que por encima de un cierto punto en la troposfera (llamado capa límite planetaria), ciertos materiales pueden desplazarse largas distancias debido que el aire en esta región está aislado de la superficie y hay menos fricción. Pero no sospechábamos que microorganismos viables pudieran estar allí también" dice Xavier Rodó, investigador ICREA en ISGlobal.

"Nuestro estudio es único en el sentido de que realizamos una serie de vuelos troposféricos para examinar la diversidad microbiana a grandes altitudes, mientras que la mayoría de los estudios se han realizado a pocos metros sobre el suelo o el océano", añade el investigador.

Microbios aéreos a gran altura sobre Japón

Utilizando un avión Cessna, Rodó y un equipo internacional de colegas realizaron diez estudios aéreos entre 1.000 y 3.000 metros por encima de Japón, partiendo del aeropuerto de Chofu, cerca de Tokio. Todos los vuelos se planificaron para seguir las corrientes de viento procedentes de Asia continental en lo que se conoce como puentes troposféricos, que conectan aire de regiones distantes del mundo; en este caso, aire que se eleva en China continental y que luego desciende sobre Tokio debido a las condiciones meteorológicas típicas del invierno. A modo de comparación, también se recogieron muestras a nivel del suelo en Chofu. Se analizó la composición química y biológica de un total de 22 muestras de filtros de aerosol recogidas durante dos periodos (febrero y abril de 2014).

Mediante secuenciación de ADN, el equipo de investigación identificó más de 266 géneros de hongos y 305 géneros de bacterias asociados a los aerosoles, algunos de los cuales son potencialmente patógenos para los seres humanos, otros animales o las plantas. Por ejemplo, se identificaron especies bacterianas como Escherichia coli, Serratia marcescens, Clostridium difficile, Clostridium botulinum, Haemophillus parainfluenzae, Acinetobacter baumannii y varias especies de Staphylococcus, así como hongos de géneros como Candida, Cladosporium y Malassezia, capaces de causar enfermedades en individuos susceptibles e inmunodeprimidos.

El cultivo de algunas de las muestras permitió demostrar que las bacterias recogidas del aire eran viables y que algunas eran resistentes a los antibióticos de uso común. "Sorprendentemente, la cepa de Micrococcus luteus aislada mostró resistencia a múltiples fármacos, incluyendo carbapenems, glicopéptidos, ciprofloxacina y trimetoprim-sulfametoxazol. Nuestros hallazgos sugieren que la resistencia a los antimicrobianos podría propagarse a grandes distancias por esta vía hasta ahora desconocida", menciona Sofya Podzniakova, co-primera autora del estudio.

Un viaje de miles de kilómetros

La asociación de estos aerosoles con ciertos elementos como el sulfato de zinc y el potasio, utilizados habitualmente en fertilizantes y pesticidas, sugiere un origen agrícola, de acorde con la presencia de tierras de cultivo intensivo en el noreste de China.

Por último, en los días muestreados, las muestras de vuelo y de tierra fueron muy similares en cuanto a diversidad microbiana, lo que puede explicarse por el descenso del aire desde grandes altitudes hasta el suelo. Los modelos de transporte de partículas, simulados por Roger Curcoll −actualmente investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC)−, han corroborado tanto el posible transporte de estas partículas desde el noreste de China como el descenso de las masas de aire troposféricas hasta tierra en Japón.

"Nuestro estudio revela por primera vez una gran diversidad de microbios que se propagan por las corrientes de viento a miles de kilómetros de su origen por intensos túneles de viento que se forman a algunos km de altura en la troposfera", afirma Rodó. "Estos hallazgos representan un cambio de paradigma en nuestra comprensión de cómo la salud humana puede verse afectada por patógenos que prosperan en el ambiente, especialmente en el aire".

Aunque el estudio no demuestra una relación causal entre la presencia de patógenos humanos en los aerosoles y un efecto sobre la salud, sí subraya la necesidad de seguir explorando la propagación de distintos microbios patogénicos sobre grandes distancias.

Referencia

Rodó X, Pozdniakova S, Borràs S, Matsuki A, Tanimoto H, Armengol MP, Pey I, VilaJ, Muñoz L, Santamaria S, Cañas L, Morgui JA, Fontal A, Curcoll R. Microbial richness and air chemistry in aerosols above the PBL confirm 2000-km long-distance transport of potential human pathogens. PNAS. 2024. doi:10/1073/pnas.2404191121.