Когда наступает сезон аллергии, многие винят в своей реакции местную флору весной. Однако шлейфы пыли в Африке и Сахаре и Сахеле, достаточно большие, чтобы их можно было зарегистрировать метеорологическим радаром, каждое лето путешествуют по земному шару, принося с собой собственную форму загрязнения воздуха.

Доктор Шанкар Челлам, профессор кафедры гражданского и экологического строительства и AP Закри, и Флоренс Уайли, профессор III Техасского университета A&M, и его теперь уже бывший студент доктор Сурав Дас продолжили предыдущие исследования по выявлению микроорганизмов, которые могли попасть в Пыль переносится через Атлантику . Доктор Дэниел Спалинк, доцент и директор гербария SM Tracy в Техасском A&M, помог проанализировать биологию и идентифицировать бактерии и грибы в образцах.

«Мы все получаем аллергию и, возможно, другие более серьезные последствия для здоровья, когда вдыхаем пыль , и до конца не известно, что вызывает эту аллергию», — сказал Челлам. «Некоторые люди могут думать, что это просто песок или глинистые минералы в пыли. Другие думают, что это металлы или органика в пыли, а некоторые думают, что это бактерии и грибки».

Грязь, бактерии и грибки

Это исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology, является первым, в котором изучается связь бактерий и грибов с пылевыми бурями в Северной Америке и Сахаре.

«Несколько групп изучали бактерии и грибы в Африке и Европе, но никто не изучал металлы, бактерии и грибы вместе во время пылевого явления в Африке», — сказал Челлам.

Пробы были взяты во время выброса пыли в Сахаре в Хьюстоне, штат Техас, в августе 2018 года. Были измерены элементный, бактериальный и микобиомный (грибковые сообщества) составы.

Челлам отметил, что пылевые явления могут меняться ежегодно, с разным элементным составом каждый год. Определить точный источник пыли, которая попадает в Хьюстон, непросто. Даже спутниковые снимки событий не могут точно определить источник. Пыль движется на север, в Европу, пересекает Атлантику и направляется на восток, в Азию. Вероятным источником этого исследования является сама пустыня, поскольку на изображениях видны значительные пылевые облака из региона Сахары в начале августа.

Спалинк объяснил, что биоразнообразие бактерий и грибов в мегаполисах и промышленных районах, таких как Хьюстон, очень динамично и часто меняется ежедневно. Многие бактерии и грибы встречаются по всему миру.

«Основной вывод из этого исследования заключается в том, что большая часть биоразнообразия не описана с научной точки зрения», — сказал Спалинк. «У него нет названия, его нельзя культивировать, а поскольку его невозможно культивировать, его трудно изучать».

Однако микробиота была обнаружена путем извлечения ДНК из фильтров. Тщательные методы секвенирования позволили обнаружить геномы бактерий из 117 семейств и геномы грибов из 164 семейств. Этот метод не показал, были ли микробы живы, но выявил несколько патогенных бактерий и грибов, многие из которых занесены в глобальный список приоритетных патогенов человека Всемирной организации здравоохранения.

«Это не говорит нам о том, смогут ли они нас заразить и сделать нас больными», — сказал Спалинк. «Но, по крайней мере , в африканской пыли были идентифицированы ДНК нескольких патогенных бактерий и грибов».

Стихийное воздействие

Биоразнообразие бактерий и грибов тесно связано с несколькими элементами, в первую очередь с кальцием. Исследование показало, что кальций и цирконий важны для объяснения бета-разнообразия бактерий и грибов, соотношения между региональным и местным видовым разнообразием.

«Металлы, которые мы подчеркивали в этом исследовании, — это не те металлы, которые мы подчеркивали в предыдущем исследовании», — сказал Челлам.

Хотя эти элементы можно найти в пыли Сахары, они также встречаются в Хьюстоне.

Аналогичное предостережение было обнаружено при обнаружении биоты. Было обнаружено более 2000 различных органических групп. Только 17 из них увеличились в численности, когда сахарская пыль попала в Хьюстон. Все 17 из них обнаружены по всему миру, а некоторые были обнаружены в меньших количествах до появления пыли.

«Есть вероятность, что с некоторыми металлами всегда будет какая-то корреляция», — сказал Дас. «Это не значит, что он исходит не из африканской пыли».

Будущие прогнозы пыли

Будущие исследования могут расширить эту работу путем отбора проб до, во время и после пыльных бурь в течение нескольких лет. Отбор проб также может быть географически расширен за счет зон перемещения пылевых шлейфов.

Движущие факторы, такие как изменение климата и другие метеорологические эффекты, также будут важны для будущих исследований.

«Вся динамика поступления пыли из Сахары в Хьюстон в первую очередь обусловлена ​​атмосферными процессами», — сказал Дас.

«Это подчеркивает важность наличия этих базовых наборов данных», — добавил Спалинк. «Очень трудно предсказать, как изменится биота, если вы не знаете, что произошло в прошлом или что происходит в настоящее время».

Челлам объяснил, что самый сильный за всю историю шторм в Хьюстоне наблюдался в 2020 году, что подчеркивает потенциальную область для будущих исследований.

«Она была настолько огромной, что получила прозвище, и теперь ее называют пылевой бурей Годзиллы», — сказал Челлам. «Я как раз тогда собирал образцы, так что, надеюсь, мы сможем получить хорошие данные и публикации».

Аливия Макьюэн, одна из студенток Челлама, и доктор Джозеф Просперо, почетный профессор Университета Майами во Флориде, внесли значительный вклад в это исследование. Челлам благодарит Просперо, который работал над африканской пылью с начала 70-х годов, за вдохновение на его исследования.

«Он тот парень, который первым принес эту африканскую пыль в сознание научного сообщества», — сказал Челлам о Просперо.

Макьюэну приписывают большую часть анализа и интерпретации данных, а также создание многих графических представлений.

«Это безумие, какому воздействию подвергается средний человек с точки зрения того, какие элементы, грибы и бактерии обладают всеми этими потенциалами», — сказал Макьюэн.