En lo que se cree que es el primer estudio de su tipo , los investigadores utilizaron técnicas genómicas para documentar la presencia de un número importante de microorganismos que viven -principalmente bacterias- en la
troposfera media y alta, que es la sección de la atmósfera que se encuentra aproximadamente entre los cuatro y seis kilómetros por encima de la superficie de la Tierra.
"La vida encuentra el camino" decía Jeff Goldblum en su personaje del Dr. Ian Malcom de la película Parque Jurásico... y vaya que tenía razón; resulta ser que dados los resultados de estas investigaciones, algunos sistemas de transporte aéreo tendrán que ser modificados, puesto que no sólo encontraron nubes en el espacio atmosférico que rodea a nuestro planeta.
Finalmente se confirma que hay microorganismos que habitan rutinariamente esta porción de la atmósfera tal vez viviendo en compuestos de carbono que también se encuentran allí o si tan sólo se estaban resguardando allí desde la superficie de la Tierra, los motivos son aún desconocidos. El hallazgo es de interés para los científicos que estudian la atmósfera, debido a que los microorganismos podrían desempeñar un papel en la formación de hielo que a su vez pueden impactar en el tiempo y el clima. En los medios de transporte que se mueven en esas alturas las bacterias también podrían ser de interés para los modelos de transmisión de enfermedades.
Los microorganismos fueron documentados en las muestras de aire tomadas en el marco del programa (
GRIP) para estudiar las masas de baja y alta altitud de aire asociados con las tormentas tropicales Procesos Génesis y rápida intensificación de la NASA. El muestreo se realizó desde un
avión DC-8 sobre la tierra y el océano, incluido el Mar y partes del Océano Atlántico Caribe. El muestreo se llevó a cabo antes, durante y después de dos grandes huracanes tropicales - Earl y Karl - en 2010.
La investigación, que ha sido apoyada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias, fue publicado en línea 28 de enero por la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.
"No esperábamos encontrar tantos microorganismos en la troposfera, que se considera un entorno difícil para la vida", señaló Kostas Konstantinidis, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental en el Instituto de Tecnología de Georgia. "Parece que hay bastante diversidad de especies, pero no todas las bacterias logran mantenerse en la troposfera superior".
A bordo de la aeronave, un sistema de filtro diseñado por el equipo de investigación recolectó partículas incluyendo los microorganismos que se mueven en el aire del exterior y que ingresan a las sondas de muestreo de la aeronave. Los filtros se analizaron mediante técnicas genómicas que incluyen la
reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la
secuenciación de genes, lo que permitió a los investigadores detectar los microorganismos y estimar sus cantidades sin utilizar técnicas de cultivo celular convencionales.
Cuando las masas de aire originadas estudiadas sobre el océano, el muestreo encontró a una bacteria que en su mayoría se origina en el ambiente marino. Las masas de aire que se originaron desde la tierra tenían bacterias en su mayoría eran terrestres. Los investigadores también vieron una fuerte evidencia de que los huracanes tuvieron un impacto significativo en la distribución y la dinámica de poblaciones de microorganismos.
¡Está vivo! Y en el aire en medio de la sal del mar en el aire y el polvo, los investigadores de Georgia Tech encontraron inesperadamente que viven miles de células de hongos y bacterias, incluyendo E. coli y Streptococcus. Cortesía Georgia Tech; Foto por Gary Meek
El estudio mostró células bacterianas que en promedio eran alrededor del 20 por ciento de las partículas totales detectadas con un rango de tamaño de 0,25 a 1 micra de diámetro. Por lo menos un orden de magnitud, las bacterias superaron a los hongos en las muestras, y los investigadores detectaron 17
taxones diferentes bacterias -incluyendo algunos que son capaces de metabolizar los compuestos de carbono que son omnipresentes en la atmósfera- como el ácido oxálico.
Los microorganismos podrían tener un impacto en la formación de nubes, completando o sustituyendo a las partículas abióticas que normalmente sirven como núcleos para la formación de cristales de hielo, dijo Athanasios Nenes, profesor en la Escuela Técnica de la Tierra y Ciencias de la Atmósfera de Georgia y de la Facultad de Química y Biomolecular Ingeniería.
"En la ausencia de polvo u otros materiales que puedan proporcionar un buen núcleo para la formación de hielo, sólo hubo un pequeño número de estos microorganismos que podrían facilitar la formación de hielo en estas alturas y atraer la humedad circundante", dijo Nenes. "Si ellos tienen el tamaño adecuado para la formación de hielo, podrían afectar a las nubes a su alrededor".
Los microorganismos que pueden alcanzar la troposfera gracias a que aprovechan los mismos procesos que impulsan a el polvo y la sal del mar hacia el cielo. "Cuando se genera la espuma del mar, se crea un mecanismo que puede llevar bacterias, y esto es porque hay una gran cantidad de bacterias y de materia orgánica en la superficie del océano", dijo Nenes.
La investigación reunió a microbiólogos, modeladores atmosféricos e investigadores ambientales utilizando las últimas tecnologías para el estudio de ADN. Para el futuro, los investigadores quieren saber si ciertos tipos de bacterias están más adecuadas que otras para sobrevivir en estas alturas. Los investigadores también quieren entender el papel que juegan los microorganismos y determinar en ese sentido si pueden o no continuar sus funciones metabólicas en la troposfera.
Los investigadores de Georgia Tech Cortesía Georgia Tech; Foto por Gary Meek
"Para estos organismos, tal vez, las condiciones pueden no ser tan duras", dijo Konstantinidis. "No me sorprendería si hay vida activa en las nubes, pero esto es algo que no podemos decir con seguridad ahora".
Otros investigadores han recogido muestras biológicas desde lo alto de las montañas o de las muestras de nieve, pero la recopilación de material biológico de un avión de reacción es necesaria para una nueva configuración experimental. Los investigadores también tuvieron que optimizar los protocolos de extracción de ADN a partir de los niveles de
biomasa muy inferior a lo que habitualmente estudian en los suelos o lagos.
"Hemos demostrado que nuestra técnica funciona, y que podemos obtener alguna información interesante", dijo Nenes. "Una gran fracción de las partículas atmosféricas que tradicionalmente se habrían esperado que fuera polvo o sal del mar puede ser en realidad bacterias. En este momento sólo estamos viendo lo que pasa allí, así que esto es sólo el comienzo de lo que esperamos hacer".
El equipo de Georgia Tech también incluyó Natasha DeLeon Rodríguez y Luis Miguel Rodríguez de la Escuela Técnica de Biología Georgia, Terry Lathem de la Escuela Técnica de la Tierra y Ciencias Atmosféricas de Georgia, y James y Michael Bergin Barazesh de la Escuela Técnica de Georgia Ingeniería Civil y Ambiental. El equipo de Georgia Tech recibió asistencia de los investigadores Bruce Anderson, Andreas Beyersdorf y Lucas Ziemba con la Química y Dinámica Dirección Seccional / Ciencias del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia
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