В исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Университета Джорджии обнаружили, что бактерии Vibrio быстро реагируют на приток богатой железом сахарской пыли, что приводит к крупному цветению потенциально вредных бактерий в поверхностных водах океана. .Вибриональные бактерии, распространенные в океанских водах во всем мире, вероятно, наиболее известны своей способностью вызывать серьезные заболевания у людей и других морских организмов. Эти бактерии также характеризуются своей способностью к быстрому размножению и реагированию на новые доступные ресурсы.
«Отчасти то, что делает эти нормальные морские бактерии потенциально патогенными, — это их способность быстро расти при благоприятных условиях, будь то в организме хозяина или в окружающей среде», — сказала соавтор исследования Эрин Липп, профессор наук о здоровье окружающей среды в UGA. Колледж общественного здравоохранения.«Хотя нас интересует, как динамика популяции Vibrio может вызывать заболевание, для этого исследования мы хотели использовать оппортунистическое поведение Vibrio в качестве модели того, как бактерии могут использовать доступность новых питательных веществ и, в частности, железа, доставляемого в виде пыли».В лаборатории исследователи смогли показать, что железо в пыли может вызывать рост тест-культур вибриона.
Чтобы подтвердить эти выводы, команда посетила районы Флорида-Кис и Барбадос, чтобы измерить рост вибрионов во время природных явлений пыли в Сахаре. Они не только наблюдали, что растворенное железо увеличивается в поверхностных водах океана по мере поступления пыли, но и Vibrio выросло с фонового уровня всего в 1 процент до почти 20 процентов от всего микробного сообщества в течение 24 часов после воздействия.
Пыльные явления в Сахаре служат основным источником железа для Мирового океана. Железо настолько важно для биологического производства, что засеивание районов океана железом было исследовано как способ стимулировать рост фитопланктона, крошечных растений, подобных организмам, которые составляют основу пищевой сети океана и играют важную роль в климате Земли.
Фитопланктон может действовать как губка для углекислого газа и потенциально смягчать изменение климата, предотвращая повторное попадание удерживающего тепло газа в атмосферу.Однако эта концепция основана на предпосылке, что фитопланктон в первую очередь реагирует на приток питательных веществ.Способность вибриона быстро реагировать на эти шлейфы питательных веществ с потенциально более высокой скоростью, чем у микроводорослей, опровергает эту теорию, показывая, что вибрион может быть важным посредником в биогеохимическом круговороте железа, критически важном для многих планетарных процессов.«Предыдущие исследования в первую очередь были сосредоточены на биологической реакции фитопланктона и водорослей на удаление пыли в Сахаре, поэтому роль, которую играют бактерии, в значительной степени упускается из виду», — сказал ведущий автор исследования Джейсон Вестрих, научный сотрудник колледжа общественного здравоохранения.
Хотя Вестрих и Липп не изучали воздействие на здоровье в этом исследовании, они предположили, как цветение вибрионов, вызванное пылью, может повлиять на воздействие на человека.По словам Липпа, случаи заболевания вибрионом растут более высокими темпами, чем многие другие бактериальные патогены в США, что отчасти может быть связано с популяциями бактерий вибриона в прибрежных водах, увеличивающимися с повышением температуры поверхности моря.
Вдобавок к этому усиление опустынивания в Сахаре может привести к большему количеству пылевых явлений и, следовательно, более потенциально опасному цветению вибрионов.«Знание связи между сахарной пылью и популяционным цветением вибрионов важно с точки зрения того, что мы можем отслеживать эти пылевые явления с помощью спутников в реальном времени», — сказал Вестрих. «Это дает некоторую предсказательную силу, чтобы понять, когда существует повышенный риск заражения вибрионом у людей и других морских организмов».