Els microorganismes poden recórrer grans distàncies a la troposfera

L'anàlisi de mostres d'aire preses a altituds de fins a 3.000 metres sobre el Japó ha revelat la presència d'una àmplia gamma de bacteris i fongs viables transportats per masses d'aire originades a més de 2.000 quilòmetres de distància, en regions enriquides amb fertilitzants i pesticides. L'estudi, publicat a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), revela una nova via per la qual patògens humans, animals i vegetals poden viatjar a regions geogràfiques distants. Aquesta recerca ha estat liderada per l'Institut de Salut Global de Barcelona (ISGlobal), un centre impulsat per la Fundació ”la Caixa”, i ha comptat amb la col·laboració de la Fundació Privada Daniel Bravo Andreu (FPDBA).

Els patògens poden desplaçar-se a través de l’aire, però se sap poc sobre la diversitat de microbis que poden sobreviure a grans altituds, on les condicions són dures. "Sabem que per sobre d’un punt determinat de la troposfera (anomenat “capa límit planetària”), certs materials poden desplaçar-se llargues distàncies pel fet que l'aire d’aquesta regió està aïllat de la superfície i hi ha menys fricció. Però no sospitàvem que també pogués haver-hi microorganismes viables”, diu Xavier Rodó, investigador ICREA a ISGlobal.

"El nostre estudi és únic en tant que vam realitzar una serie de vols troposfèrics per examinar la diversitat microbiana a gran altura, mentre que la majoria dels estudis s'han fet a pocs metres sobre el terra o l'oceà", afegeix l'investigador.

Microbis aeris a gran altitud sobre el Japó

Amb un avió Cessna, Rodó i un equip internacional van dur a terme deu estudis aeris a una altura de 1.000 a 3.000 metres sobre el Japó, des de l'aeroport de Chofu, a prop de Tòquio. Tots els vols van planificar-se per seguir els corrents de vent procedents de l’Àsia continental, que connecten aire de regions distants del món; en aquest cas, aire que s'eleva a la Xina continental i que descendeix un cop ariba a Tòquio  a causa de les condicions meteorològiques típiques de l'hivern. També van recollir-se mostres a nivell del terra a Chofu per poder-les comparar amb les anteriors. S'ha analitzat la composició química i biològica d'un total de 22 mostres de filtres d'aerosol recollides durant dos períodes (febrer i abril de 2014).

Per mitjà de la seqüenciació d'ADN, l'equip de recerca va identificar més de 266 gèneres de fongs i 305 gèneres de bacteris associats als aerosols, alguns dels quals són potencialment patògens per a éssers humans, animals o plantes. Per exemple, es van identificar espècies bacterianes com Escherichia coli, Serratia marcescens, Clostridium difficile, Clostridium botulinum, Haemophillus parainfluenzae, Acinetobacter baumannii i diverses espècies de Staphylococcus, i fongs com Candida, Cladosporium i Malassezia, capaços de causa malalties en individus susceptibles i immunodeprimits.

El cultiu d'algunes de les mostres va evidenciar que els bacteris recollits a l'aire eren viables i que alguns eren resistents als antibiòtics d'ús comú. "Sorprenentment, la soca aïllada de Micrococcus luteus es va mostrar resistent a diversos fàrmacs, incloent els carbapenems, els glicopèptids, la ciprofloxacina i la combinació trimetoprim-sulfametoxazol. Els nostres resultats suggereixen que la resistència als antimicrobians podria propagar-se a grans distàncies per aquesta via fins ara desconeguda", afegeix Sofya Podzniakova, co-primera autora de l'estudi.

Un viatge de milers de quilòmetres

L'associació d'aquests aerosols amb certs elements com el sulfat de zenc i el potassi, utilitzats habitualment en fertilitzants i pesticides, apunta a un origen agrícola, atesa la presència de terres de cultiu intensiu al nord-est de la Xina.

Finalment, en el període de mostreig, tant les mostres de vol com les de terra van oferir resultats similars pel que fa a la diversitat microbiana, la qual cosa pot explicar-se pel descens de l'aire des de grans altituds fins a terra. Els models de transport de partícules, simulats per Roger Curcoll −actualment investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC)−, han corroborat tant el possible transport d’aquestes partícules des del nord-est de la Xina com el descens de les masses d’aire troposfèriques fins a terra al Japó.

"El nostre estudi revela per primera vegada una gran diversitat de microbis que es propaguen pels corrents de vent a milers de quilòmetres del seu origen per intensos túnels de vent que es formen a uns pocs km d’alçada a la troposfera", afirma Rodó. "Aquestes dades representen un canvi de paradigma en la nostra comprensió de com la salut humana pot resultar afectada per patògens que prosperen a l'ambient, especialment a l'aire".

Tot i que l'estudi no demostra una relació causal entre la presència de patògens humans als aerosols i un efecte sobre la salut, sí que subratlla la necessitat de seguir explorant la propagació de diferents microbis patogènics sobre grans distàncies.

Referència

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.