Die Luft transportiert krankheitserregende Organismen über große Entfernungen.
Luftgebundene Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze, darunter auch einige, die für den Menschen potenziell schädlich sind, können dank Unterstützung signifikante Distanzen überwinden. Eine Gruppe von Forschern aus Spanien entdeckte dies in einer Studie, die zeigte, dass diese Mikroben sich vor UV-Strahlung in großen Höhen durch eine bestimmte Strategie schützen.
Wind kann Mikroorganismen, die an winzigen Teilchen haften, bis zu 2000 Kilometer tragen. Diese Entdeckung wurde durch Messungen während Flügen über Japan und am Boden sowie anschließende Analysen gemacht. Diese Mikroorganismen umfassen Bakterien und Pilze, viele davon sind auch als Krankheitserreger bei Menschen, Tieren und Pflanzen bekannt.
Die Studie legt nahe, dass diese Mikroben auch Gene für Antibiotikaresistenz tragen könnten, wodurch die schnelle Verbreitung von Antibiotikaresistenz erleichtert würde. Die von Xavier Rodo geleitete Forschung vom Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal) wurde im "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) veröffentlicht.
"Reise durch intensive Windtunnel"
Rodo erklärte in einer Stellungnahme seines Instituts, dass ihre Studie einzigartig sei, da sie zehn troposphärische Flüge durchführte, um die mikrobielle Diversität in großen Höhen zu analysieren, während die meisten Studien nur wenige Meter über dem Boden oder dem Ozean durchgeführt wurden.
Die Forscher führten die Flüge im Februar und April 2014 in einer Höhe von ein bis drei Kilometern durch. Sie beobachteten, dass ein Hochdrucksystem über Sibirien Luft aus dem nordöstlichen China aufsteigen ließ, die durch ein Tiefdrucksystem über Japan tausende Kilometer entfernt zur Erdoberfläche sank. Rodo erklärte, dass die Mikroben durch intensive Windtunnel in der Troposphäre reisten.
Risikofaktor für die menschliche Gesundheit
Das Forschungsteam identifizierte Bakterien aus 305 verschiedenen Gattungen und Mikropilze aus 266 Gattungen. Sie untersuchten auch die chemische Zusammensetzung der Aerosole, an denen die Mikroorganismen haften. Substanzen wie Zinksulfat und Kalium, die commonly in Düngemitteln verwendet werden, deuteten darauf hin, dass die winzigen Teilchen aus der Landwirtschaft stammten, die intensiv in Nordostchina betrieben wird.
Etwa 35 Prozent der von den Forschern in der oberen Atmosphäre auf den Aerosolen entdeckten Bakterienarten und 39 Prozent der Pilzarten könnten ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen. Die meisten davon sind opportunistische Pathogene, was bedeutet, dass sie für Menschen mit einem gesunden Immunsystem harmless sind, aber bei immunsupprimierten Individuen Krankheiten verursachen können.
Dies umfasst Escherichia coli, ein Bakterium, das normalerweise im menschlichen Darm wohnt. Sie fanden jedoch auch zwei Stämme von Bacillus cereus, die Lebensmittelvergiftung, Magen- und Darm-Entzündung, Hirnentzündung und mehr verursachen können.
Hochgradig resistent gegen Antibiotika
Im Falle von Bacillus cereus zeigten die Forscher durch Labortests, dass die Stämme hochgradig resistent gegen Antibiotika wie Penicillin, Ampicillin und Ceftriaxone waren. Sie entdeckten auch Gene in anderen Bakterienarten und -stämmen, die eine Resistenz gegen verschiedene Antibiotika ermöglichten. Darunter war ein Stamm von Micrococcus luteus, der resistent gegen mehrere Antibiotika war, was das bisherige Wissen widerlegt.
"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Antimikrobielleresistenzen über diese bisher unbekannte Route über weite Distanzen verbreitet werden könnten", sagte Sofya Pozdniakova von ISGlobal, Mitautorin der Studie.
Exposition gegenüber hohen Dosen kosmischer Strahlung
Während einzelne Studien den Transport von Mikroorganismen über lange Distanzen in der Atmosphäre gezeigt haben, gingen Wissenschaftler allgemein davon aus, dass Bakterien und Pilze die hohe Dosis kosmischer Strahlung in großen Höhen nicht überleben würden.
Die Studie legt nahe, dass Biofilme, die von Mikroorganismen durch extrazelluläre polymere Substanzen produziert werden, sie schützen könnten, insbesondere vor solarer UV-Strahlung und Austrocknung. Diese Fähigkeit von Mikroorganismen, unter rauen Bedingungen in der oberen Atmosphäre mit Hilfe eines Biofilms zu überleben, wurde durch die Studie bestätigt.
"Während unsere Studie keine kausale Verbindung zwischen dem Vorhandensein bekannter humanpathogener Mikroorganismen in Bioaerosolen und gesundheitlichen Auswirkungen nahelegt, öffnet sie die Tür für zukünftige Forschung in diesem Bereich", schließt das Forschungsteam.
Mikroben, die mit den Aerosolen assoziiert sind, einschließlich Bakterien und Pilze, zeigten Resistenz gegen Antibiotika wie Penicillin, Ampicillin und Ceftriaxone. Während ihrer Reise durch intensive Windtunnel in der Troposphäre schützten diese Mikroben sich vor potenziell schädlicher UV-Strahlung durch die Bildung von Biofilmen.
