باکتری‌های که هر روز تنفس می‌کنیم

رویا پاک سرشت- فرارو- جو دست نخورده‌ترین زیستگاه میکروبی روی زمین است. باکتری‌های موجود در هوا پیچیده‌ترین و پویاترین جوامعی هستند که بر میکروبیوم‌های زمین تاثیر می‌گذارند. بیش از ۱ × ۱۰۴ سلول باکتری در متر مکعب و صد‌ها گونه منحصر به فرد در هوا وجود دارد.

به گزارش فرارو به نقل از وبسایت news-medical، مطالعات در مقیاس بزرگ، به طور سیستمی ویژگی‌های میکروبی در خاک، اقیانوس‌ها و زباله‌های انسانی را مستند کرده‌اند. هم چنین، در مطالعات صورت گرفته به وجود یک رابطه متقابل بین میکروبیوم‌های موجود در هوا و محیط‌های سطحی اشاره شده است.

با این وجود، در مورد مستندسازی میکروارگانیسم‌های موجود در هوا به ویژه در مورد ساختار جامعه آن، فقدان مطالعاتی وجود دارد. میکروب‌ها در انزوا زندگی نمی‌کنند. در عوض، میکروب‌ها دارای روابط زیست محیطی متعددی از رقابت تا همزیستی هستند. بنابراین، تعیین الگو‌های توزیع بیولوژیکی و تعامل آن با سایر میکروبیوم‌های زمین، که منش‌شان را مشخص می‌سازد، می‌تواند تاثیرات تغییر اقلیم – محیط زیست و فعالیت‌های انسانی را روشن سازد.

در مطالعه صورت گرفته پژوهشگران ابتدا مجموعه داده‌های باکتریایی قابل انتقال از طریق هوا را به منظور ارزیابی روابط متقابل آن گردآوری کردند. این مجموعه داده شامل ۷۶ نمونه ذرات هوا به تازگی جمع آوری شده با ۲۹۴ نمونه جمع آوری شده برای مطالعات قبلی از ۶۳ مکان در سراسر جهان بود.

مکان‌های نمونه گیری از نظر ارتفاع و جغرافیا متنوع بودند و سطح زمین تا پشت بام‌ها (از ۱.۵ متر تا ۲۵ متر ارتفاع) تا کوه‌های با ارتفاع ۵۳۸۰ متر بالاتر از سطح دریا، مناطق شهری پرجمعیت و قطب شمال را نیز در بر می‌گرفت.

این تیم مجموعه داده‌های مورد نیاز برای مقایسه را از پروژه میکروبیوم زمین (EMP) به دست آورد که بیش از ۵۰۰۰ نمونه از ۲۳ محیط سطحی را جمع آوری کرده بود. ۱۰۸۹۷ گونه از ۳۷۰ نمونه هوای منفرد شناسایی شد و بیشتر توالی‌های باکتریایی به پنج شاخه تعلق داشتند: Firmicutes، Alphaproteobacteria، Gammaproteobacteria، Actinobacteria و Bacteroidetes به ترتیب ۲۴.۸، ۱۹.۷، ۱۸.۴، ۱۸.۱ و ۸.۶ درصد از این توالی‌های باکتریایی را تشکیل می‌دادند.

هوا یک اکوسیستم با جریان آزاد و پویا است که امکان انتقال دوربرد جوامع باکتریایی را فراهم می‌کند. با این وجود، جامعه باکتریایی آن به خوبی با محیط‌های محلی به ویژه سهم منبع و شرایط کیفیت هوا ناشی از فعالیت‌های انسانی مرتبط است.

کاهش اثرات فیلتر محیطی و افزایش مشارکت منابع مرتبط با انسان منجر به بارگذاری زیست توده (بقایا و مواد مشتق شده از موجودات زنده) کمتر، فراوانی باکتری‌های بیماری زا و ساختار‌های شبکه بی ثبات‌تر شده است.

قابل ذکر است که باکتری‌های موجود در هوا در مقایسه با همتایان خود در خاک سطحی و محیط‌های دریایی از نزدیک به یکدیگر متصل نبودند. این نوع از باکتری‌ها خوشه بندی تصادفی داشتند و توپولوژی مقاومت کمی در برابر تغییرات را از خود نشان دادند. نتایج نشان داد جامعه باکتریایی موجود در هوا به عنوان تابعی از شرایط محیطی که معمولا منجر به تغییرات شدید در ترکیب باکتری‌ها می‌شود بیش‌تر در معرض اختلال است.

این تیم ارتباط بالقوه‌ای بین جوامع باکتریایی موجود در هوا و سایر زیستگاه‌های میکروبی سطحی پیدا کردند. تعداد کل تخمین زده شده باکتری‌های موجود در هوا (۱.۷۲ × ۱۰۲۴ سلول) قابل قیاس با باکتری‌های هیدروسفر و کمتر از باکتری‌ها در سایر زیستگاه‌ها (برای مثال در خاک) بود.

از ۲۳ زیستگاه اصلی زمین که در مطالعه حاضر مورد مطالعه قرار گرفتند هوای زمینی شباهت بیش تری به محیط‌های انسان و حیوان نشان داد در حالی که هوای فراساحلی رابطه نزدیک تری با سیستم‌های اقیانوسی را نشان داد.

نویسندگان مقاله هیچ تفاوت قابل توجهی را در غنای جوامع باکتریایی موجود در هوا بین مناطق شهری و طبیعی در محدوده عرض جغرافیایی یکسان ذکر نکردند. با این وجود، موقعیت جغرافیایی نقش مهمی داشت.

بنابراین، یکنواختی جوامع باکتریایی در هوای شهری بسیار کمتر بود. برای مثال، فراوانی نسبی گونه‌های بیماری زا، Burkholderia و Pseudomonas در مناطق شهری در مقایسه با مناطق طبیعی بیش‌تر بود (۵.۵۶ و ۲.۵۰ درصد در مقابل ۱.۴۴ و ۱.۱۱ درصد). علاوه بر این، باکتری‌ها نسبت به مناطق طبیعی سهم کمتری در جرم ذرات معلق (PM) در شهر‌ها دارند که نشان می‌دهد شهرنشینی نسبت ذرات غیر بیولوژیکی در هوا (به عنوان مثال، گرد و غبار) را افزایش می‌دهد.

پاتوژن‌های با بالاترین خطر مرگ و میر از جمله انتروکوکوس فاسیوم، استافیلوکوکوس اورئوس، کلبسیلا پنومونیه، اسینتوباکتر بومانی، سودوموناس آئروژینوزا و گونه‌های انتروباکتر (ESKAPE) در هوای شهری فراوان‌تر بودند.

نویسندگان مقاله خاطرنشان ساختند که عوامل متعددی بر جوامع باکتریایی موجود در هوا برای مثال، مکان‌های جغرافیایی همراه با عوامل محیطی معمولی تاثیر می‌گذارند. از بین تمام فرآیند‌های قطعی، فیلتر محیطی عامل اصلی تعیین کننده ساختار و توزیع جوامع میکروبی موجود در هوا بود.

به طور خلاصه، تقریبا ۴۶.۳ درصد از باکتری‌های موجود در هوا از محیط‌های اطراف سرچشمه می‌گیرند و فرآیند‌های تصادفی اساسا اجتماع را شکل می‌دهند. علاوه بر این، ویژگی متمایز باکتری‌های موجود در هوا در مناطق شهری نسبت فزاینده آن متشکل از عوامل بالقوه بیماری زا از منابع مرتبط با انسان بود.