Atmósfera

El largo viaje aéreo de virus y bacterias

Millones de microorganismos viajan cada día de un extremo a otro del planeta a través de la atmósfera. Un estudio de la Universidad de Granada documenta por primera vez la cantidad y proporción de virus y bacterias que se depositan en este viaje y sus implicaciones ecológicas.

Imagen de satélite donde se aprecian los dos escenarios meteorológicos más frecuentes que depositan grandes cantidades de virus (borrascas procedentes del Atlántico) y bacterias (intrusiones de polvo Sahariano) en las altas montañas de Sierra Nevada y a escala global
Imagen de satélite donde se aprecian los dos escenarios meteorológicos más frecuentes que depositan grandes cantidades de virus (borrascas procedentes del Atlántico) y bacterias (intrusiones de polvo Sahariano) en las altas montañas de Sierra Nevada y a escala global NASA Visible Earth

El 16 de enero de 1832, mientras bordeaba el archipiélago de Cabo Verde a bordo del Beagle, Charles Darwin observó que el cielo se oscurecía con un polvo rojizo y apenas podía ver el horizonte. “La causa era la caída de un polvo fino e impalpable, que dañaba ligeramente los instrumentos astronómicos”, escribió. Intrigado por aquel fenómeno, que parecía proceder de la costa de África, Darwin recogió muestras de polvo y se las envió al profesor Christian Gottfried Ehrenberg en Berlín para que las estudiara. Aquello, pensó, podría constituir una vía por la que los organismos podían viajar de un lado a otro del océano hasta nuevas tierras.

Los colectores se colocaron en Sierra Nevada, a una altura por la que circulan las corrientes atmosféricas de larga distancia

Casi dos siglos después, los científicos siguen estudiando la forma en que los microorganismos viajan de un lado a otro del planeta y utilizan las capas altas de la atmósfera, donde hasta hace poco se pensaba que no podían sobrevivir. “Siempre se asumía que la atmósfera era un ambiente estéril para todos los microorganismos, principalmente por la incidencia de radiación ultravioleta”, explica Isabel Reche, investigadora de la Universidad de Granada. “Pero, ¿qué ocurre? Pues que estos microorganismos no viajan solos. Por decirlo de alguna manera toman un “coche”; es decir, se adhieren a partículas que los protegen, que pueden ser de origen mineral, como el polvo sahariano que observó Darwin, o de tipo orgánico”. De hecho, tal y como acaban de descubrir ella y su equipo, el tamaño de estas partículas puede determinar cómo viajan estos organismos de un lado a otro del planeta.

En un trabajo publicado en la revista International Society for Microbial Ecology, Reche y un equipo internacional de investigadores han cuantificado por primera vez la cantidad de virus y bacterias que se depositan tras viajar por la atmósfera miles de kilómetros, bien desde el Océano Atlántico o bien desde el desierto del Sáhara, mediante colectores colocados en las altas cumbres de Sierra Nevada. “Durante dos años estuvimos tomando muestras en dos lugares con dos colectores atmosféricos, uno a 2800 m de altitud, en el Observatorio de Sierra Nevada, y el otro en el pico Veleta, a más de 3000 metros, ambos separados entre sí unos 20 o 30 km”, explica a Next. Los científicos recogieron las muestras en estas cumbres que están por encima de la capa límite de la atmósfera, por donde circulan las corrientes atmosféricas de larga distancia, e ingeniaron una manera de separarlos de las partículas en las que viajan y cuantificarlos con precisión. “Lo que hemos hecho es generar una técnica que desprende los virus y bacterias de esas partículas minerales y por fin hemos podido contabilizarlos”, asegura Reche. “Antes solo se medían si iban libres, pero nosotros hemos comprobado que entre el 60 y el 90% viajan adheridos a partículas”.

El tamaño de las partículas en las que viajan influye en la proporción de virus y bacterias que se depositan

Los resultados son sorprendentes: no solo establecen que cada día caen alrededor de mil millones de virus y más de 20 millones de bacterias en cada metro cuadrado por encima de la capa de mezcla atmosférica, sino que muestran que el tamaño de las partículas en las que viajan influye en la proporción de virus y bacterias que se depositan. “Lo que hemos visto es que la proporción de virus es mucho mayor cuando la procedencia es de origen oceánico que cuando es de origen sahariano”, indica la especialista. El efecto se detecta a simple vista en los filtros. Cuando los vientos preponderantes de los días anteriores provienen del Atlántico (lo que determinan reconstruyendo las llamadas “retrotrayectorias”), el filtro adquiere un color azulado, mientras que si los vientos vienen de África el filtro adquiere el tono rojizo característico del polvo sahariano. Como los virus viajan preferentemente en partículas oceánicas de menor tamaño y las bacterias se adhieren al polvo del desierto, la concentración en cada uno de los filtros es diferente.

Aspecto de los filtros tras la recogida de muestras en dos tipos de condiciones meteorológicas
Aspecto de los filtros tras la recogida de muestras en dos tipos de condiciones meteorológicas Reche et al.

En general, las tasas de deposición de virus obtenidas por los investigadores fueron entre 9 y 461 veces superiores a las tasas de deposición de bacterias, un dato que se desconocía hasta ahora. “La mayoría de los virus parecen tener una procedencia marina y suelen ser transportados asociados a partículas de naturaleza orgánica de un tamaño menor que las partículas a las que se adhieren las bacterias”, explica Reche. El mecanismo por el esta gran cantidad de virus llegan a las alturas de la atmósfera comienza en la superficie del mar. “Sobre el océano hay una especie de película donde se acumula materia orgánica y que atrae, por cargas electrostáticas, a los virus”, detalla la investigadora. “Cuando se forma la ola, los vientos pulverizan el material de superficie y esto se va a la atmósfera. Ahí van los virus y bacterias envueltos en esta materia orgánica”, indica. Las bacterias también se suelen adherir a partículas de naturaleza mineral, especialmente procedentes del suelo del desierto del Sáhara, lo que explica que su proporción sea mayor cuando llega hasta Sierra Nevada la calima como la que observó Darwin a bordo del Beagle.

La conclusión más interesante de este trabajo es doble. Por un lado pone de manifiesto que los virus se transportan también por la atmósfera hasta lugares remotos, algo que aún no se había documentado con precisión. “Esto resuelve una de las contradicciones que encontraban los virólogos, que identificaban virus idénticos en lugares completamente diferentes y muy distantes unos de otros”, explica Reche. Por otro lado también indica que los virus pueden estar más tiempo en el aire que las bacterias. “Que el tamaño de las partículas a las que se adhieren preferencialmente los virus sea pequeño y la baja eficiencia de deposición asociada al lavado por lluvia hace que éstos puedan persistir durante más tiempo en la atmósfera y, consiguientemente, ser transportados a mayores distancias”, indica la investigadora.

“No quiere decir que estos virus y bacterias vayan a desencadenar ninguna epidemia”

Todos estos tatos, advierten los autores, no tienen nada que ver con la incidencia de enfermedades ni deben ser interpretados en términos alarmistas, sino que tienen que ver con la biodiversidad y la manera en que los cambios globales le pueden afectar. “No quiere decir que estos virus y bacterias vayan a desencadenar ninguna epidemia”, advierte Reche. “Lo que estamos viendo son microorganismos que no son patógenos, sino fundamentales para la vida en la Tierra y para el ciclo del nitrógeno y del carbono”. El hecho de que aumente la temperatura o de que estemos aumentando los fenómenos de erosión están haciendo circular más polvo en la atmósfera y esto puede cambiar las condiciones de juego para muchas criaturas. “Quizá ante este cambio pueda haber otros organismos que empiecen a circular o funcionar”, concluye Reche. “Las bacterias son las que tienen una mayor diversidad metabólica, puede que algunas pasen a desarrollar otro papel o activar otros mecanismos, y eso se puede interpretar como bueno, porque la diversidad es la clave del mantenimiento de la vida en la Tierra”.

Referencia: Deposition rates of viruses and bacteria above the atmospheric boundary layer. Isabel Reche, Gaetano D’Orta, Natalie Mladenov, Danielle M. Winget& Curtis A. Suttle. The ISME Journal (2018) doi:10.1038/s41396-017-0042-4



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