Wie verbreiten sich Mikroben weltweit? Eine Studie klärt, wie sie um die Welt reisen

Eine neue Studie veröffentlicht in Aktuelle Meinung in der Biotechnologie fasst das Ausmaß des Problems der globalen Ausbreitung schädlicher Mikroorganismen durch die oberen Schichten der Atmosphäre zusammen.

Es bestätigt, dass die Atmosphäre – insbesondere die freie Troposphäre – als Autobahn für viele Mikroben fungiert, und betont die Mechanismen, die dies ermöglichen.

Die Arbeit kombiniert Mikrobiologie und die Dynamik des Erdsystems und betont die Bedeutung der innertropischen Konvergenzzone für das Phänomen. In diesem Bereich gibt es oberhalb und unterhalb des Äquators starke Aufwinde warmer Luft und die Winde der nördlichen und südlichen Hemisphäre treffen aufeinander. Es ist der Schlüsselbereich für diese massive Ausbreitung von Mikroorganismen in der Atmosphäre.

Wenn dieser Prozess stattfindet, saugt der starke aufsteigende Wind, der in diesem Teil der Erde auftritt, große Mengen aerosolisierter Partikel an – hauptsächlich Meeres-, Feuer- und Wüstenstaub. Viele Mikroorganismen haften an ihnen und steigen in die freie Troposphäre auf (ihre Eigenschaften und Anpassungsmechanismen erlauben dies).

Dort können sie Tausende von Kilometern zurücklegen und sich über die ganze Welt verteilen. Dies gelingt ihnen dank der konstanten und weitreichenden Luftströmungen, die in den oberen Luftschichten zusammenlaufen, und der massiven Injektion, die in der innertropischen Zone auftritt.

Eine Querschnittsstudie

Diese Studie ist Teil des AEROSMIC-Projekts und hat eine starke Querschnittskomponente. Es verbindet die Erforschung mikroskopischer Lebensformen mit der Erforschung der globalen Dynamik des Planeten Erde. Es vereint Disziplinen wie Mikrobiologie, Physik und Meteorologie, um das Wissen über die weiträumigen Ausbreitungsmechanismen von Mikroorganismen zu vertiefen.

Um dies durchzuführen, sammelten die Forscher sieben Jahre lang Proben von Mikroorganismen, die in den oberen Schichten der Atmosphäre vorkommen. Sie analysierten die DNA dieser Mikroorganismen sowie Daten von NASA-Satelliten über die Bewegung großer Luftmassen und Aerosole. Alle gewonnenen Daten wurden durch Biocomputation verarbeitet. Diese Methodik ermöglichte es ihnen, Muster zu extrahieren und zu den in der Arbeit präsentierten Schlussfolgerungen zu gelangen.

Die Forschung unterstreicht, dass dieses Naturphänomen durch den Klimawandel und andere Folgen menschlichen Eingreifens wie Abholzung und Austrocknung großer Feuchtgebiete verschärft wird. Die Zunahme von Trockengebieten und Wüsten führt zu einer stärkeren Inhalation von Staub und damit von Mikroorganismen, darunter auch einigen Krankheitserregern. Ebenso verändert der Klimawandel die Dynamik der globalen Luftströmungen; Dies kann dazu führen, dass sie dorthin gelangen, wo sie zuvor nicht hingekommen sind, und so die Dynamik von Ökosystemen auf globaler Ebene verändern.

Neben der Aufklärung der Mechanismen der atmosphärischen Ausbreitung liefert die Studie Einblicke in die Arten von Mikroorganismen, denen es gelingt, sich auf diese Weise fortzubewegen. Sie müssen haften und heben können sowie den extremen Bedingungen der oberen Atmosphäre standhalten. Einige haben adaptive Strategien entwickelt, die dies ermöglichen. Die DNA-Analyse dieser mikroskopisch kleinen Lebensformen hat ergeben, dass die meisten von ihnen harmlos sind und einige sogar für die natürliche Dynamik von Ökosystemen von Vorteil sind.

Andere hingegen sind schädlich. Zu den am häufigsten entdeckten potenziell schädlichen Mikroorganismen gehören solche, die Pflanzen schädigen. An zweiter Stelle stehen solche, die Fische, Amphibien und andere Tiere befallen. Danach kommen diejenigen, die Menschen direkt krank machen können. Forscher haben unter anderem ein erhebliches Vorkommen von Allergenen sowie antibiotikaresistenten Mikroben festgestellt, die weite Strecken zurücklegen können.

Aus all diesen Gründen hat das Phänomen wichtige Auswirkungen auf die globale Gesundheit und es ist wichtig, es aus einer globalen und systemischen Perspektive anzugehen, um die Ausbreitung von Krankheiten zu minimieren und die Gesundheit der Ökosysteme zu erhalten.

Der Hauptautor des Artikels, der Forscher vom Blanes Center for Advanced Studies (CEAB-CSIC) Emilio O. Casamayor, erklärt, dass die Arbeit wissenschaftliche Argumente beinhaltet, damit Manager aus einer globalen Vision heraus handeln: „Situationen, die an abgelegenen Orten auftreten, haben…“ Auswirkungen in jedem Winkel des Planeten. Besonders diese Gebiete im Süden der Sahara, die als wenig floristisch und faunistisch interessant gelten, sollten zum Wohle der Allgemeinheit gepflegt werden, da es sich um Gebiete mit hoher Aerosolemission handelt Auswirkungen auf verschiedene, weit entfernte Ökosysteme.

Casamayor betont, dass es sich bei der Verbreitung häufig um potenziell schädliche Elemente „aus Ländern handelt, in denen es weniger gesetzliche Beschränkungen für den massiven Einsatz schädlicher Produkte gibt oder wo sie entsorgt werden“. Die Schutzbestimmungen mögen zwar sehr streng sein, aber berücksichtigen Sie nicht die atmosphärischen Einträge entfernter Schadstoffe.“

Zu den Gebieten der intertropischen Konvergenzzone, die von besonderer Pflege profitieren würden, gehören unter anderem Nordbrasilien, die Karibik und der Amazonas, die Subsahara-Zone, Nord-Madagaskar, die Wüste Gobi (zwischen China und der Mongolei) und das Gebiet nördlich von Australien .