Je leest:

Bacteriën in de wolken

Bacteriën in de wolken

Auteur:

Vliegend door een orkaan bacteriën uit de lucht ‘vissen’. Een spannende manier van onderzoek doen. Een groep Amerikaanse wetenschappers deed het tot twee keer toe. In de luchtmonsters die ze namen blijkt verrassend veel leven te zitten.

In 2010 raasden twee grote orkanen door het Caribische gebied. In augustus kwam Earl voorbij en zes weken later was het de beurt aan Karl. Voor de meeste mensen reden om te evacueren, maar voor een groep Amerikaanse wetenschappers van NASA en het Georgia Institute of Technology eerder reden om hun DC-8 vliegtuig startklaar te maken. Dit vliegtuig was voor de gelegenheid omgebouwd tot vliegend laboratorium voor het GRIP experiment van NASA dat onderzoekt hoe tropische stormen ontstaan en zich tot orkanen ontwikkelen.

Ph.D. student Terry Lathem van het onderzoeksteam van het Georgia Institute of Technology mocht meevliegen en zoog de lucht om het vliegtuig op in buisjes die alleen gas, stof en mineralen doorlieten. Terug op aarde bleken de buisjes meer dan dat te bevatten. Er zaten duizenden bacteriën in en ze leefden.

Microbioom van de lucht

Daarmee leveren de wetenschappers het eerste onderzoek naar het onzichtbare leven in de troposfeer, de luchtlaag die zich acht tot vijftien kilometer boven het aardoppervlak bevindt. Ook de lucht heeft een eigen microbioom, de verzamelnaam die eerst alleen gebruikt werd voor alle microben in het menselijk lichaam. Zelfs hier, waar de zuurstof schaars is, de lucht ijskoud en de zon een intense straling heeft, is leven. In gesteente diep in de oceaan, in dikke ijslagen en nu dus ook ver boven het aardoppervlak, niets is microben te gek.

Terry lathem  a graduate student in georgia tech's school of earth and atmospheric sciences  takes notes aboard a nasa dc 8 gathering samples of microorganisms in the atmosphere.nasa
pH.D. student Terry Lathem (bij het raam) mocht mee aan boord van het NASA DC-8 vliegtuig om luchtmonsters te nemen.
NASA

Luchtmonsters

De wetenschappers namen voor, tijdens en na de orkanen Earl en Karl luchtmonsters boven de Stille- en Atlantische Oceaan, boven land en boven de kustlijn van Californië. Terug op aarde werd het aanwezige DNA bekeken. Op die manier bepaalden de onderzoekers welke microben er aanwezig zijn in de lucht en in welke hoeveelheid. Gemiddeld bevatten de monsters 5000 tot 150.000 microbiële cellen per kubieke meter.

Dat is niets vergeleken met een kubieke meter aarde of zeewater, die bevatten al snel enkele tientallen miljoenen microben. Maar, op die hoogte maken de levende microben twintig procent uit van alle microscopisch kleine deeltjes, en dat is veel.

Georgia tech graduate student natasha deleon rodriguez shows an agar plate on which bacteria taken from tropospheric air samples are growing.georgia tech photo gary meek
Student Natasha DeLeon-Rodriguez laat een agarplaat zien waarop bacteriën die uit de troposfeer afkomstig zijn groeien.
Georgia Tech Photo: Gary Meek

De wetenschappers vonden enkele schimmelsoorten, maar voornamelijk bacteriën. Zestig procent leefde nog. In totaal vond het team 314 bacteriesoorten, zeventien daarvan leken overal voor te komen. Boven de Stille- en de Atlantische Oceaan, bij een helderblauwe hemel, in de wolken en middenin de orkanen. Deze soorten lijken te zijn aangepast aan het leven op grote hoogte.

Leven van lucht

Maar wat doen die microben daar, hoe komen ze er terecht en hoe overleven ze? Misschien leven ze ze letterlijk van lucht, door oxaalzuur uit de atmosfeer om te zetten. Misschien helpen ze zelf bij het ontstaan van wolken door de kern te vormen waar een ijskristal of waterdruppel omheen kan vormen. Als water van damp overgaat naar vloeistof, condenseert het om microscopische deeltjes in de lucht.

Wanneer het bevriest, gebeurt hetzelfde. Zand en zeezout kunnen als kern van een waterdruppel of ijskristal dienen, maar bacteriën ook. Van bacteriële plantpathogenen was bijvoorbeeld al bekend dat ze eiwitten op hun membraan hebben waar ijs op kan kristalliseren. Als de luchtbacteriën dat ook kunnen, hebben ze mogelijk een grote invloed op de vorming van wolken, regen en sneeuw.

Ziekteverspreiding

Blauwe wolk wikimedia
Een lucht vol wolken; de schuld van helpende bacteriën?
Wikimedia Commons

Sommige bacteriën, zoals de zeventien soorten die overal werden gevonden, zullen de luchtlaag misschien daadwerkelijk bewonen. Andere soorten reizen misschien mee op stofdeeltjes, zout of zand of worden door orkanen de lucht in geslingerd. De onderzoekers vonden bacteriën als Escherichia en streptokokken die normaal gesproken vooral in de darmen van dieren voorkomen en soms ziektes veroorzaken. Door de langsrazende orkanen zouden de bacteriën zich snel over grote afstanden kunnen verspreiden.

De komende tijd zullen de onderzoekers het complete genoom van de bacteriën uitpluizen om te kijken of ze genen hebben die beschermen tegen uitdroging of UV-straling, waardoor ze in de wolken kunnen overleven. Ook willen ze meer onderzoek doen naar de rol die de gevonden microben spelen bij de vorming van wolken en neerslag en wat het effect is van het lange afstandstransport van bacteriën voor de verspreiding van ziektes.

Bronnen:

  • Natasha DeLeon-Rodriquez, Terry L. Lathem, Louis M. Rodriquez-R et.al., Microbiome of the upper troposphere: Species composition and prevalence, effects of tropical storms, and atmospheric implications, Proceedings of the National Academy of Sciences, 28 januari 2013 doi:10.1073/pnas.1212089110
  • Ed Yong, Frequent-flier microbes ride hurricanes and live in clouds, National Geographic online, 28 januari 2013
  • John Toon, ‘Study finds significant microorganism populations in middle and upper troposphere’, persbericht
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 januari 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE