Osservata al microscopio, l’aria sopra la foresta pluviale amazzonica appare brulicante di attività: è ricca di polline, spore fungine, minuscole particelle vegetali e batteri. Normalmente, la composizione di questa comunità di bioaerosol è piuttosto stabile. Un team che ha coinvolto ricercatori dell’Università di Graz, dell’Istituto Max Planck per la Chimica di Magonza e di istituzioni partner brasiliane ha dimostrato che, insieme alla polvere desertica proveniente dal Sahara, vengono trasportati attraverso l’Atlantico anche dei microrganismi. Secondo lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Earth & Environment, la composizione batterica dell’aria subisce variazioni significative quando le nubi di polvere provenienti dall’Africa raggiungono la foresta pluviale. La composizione delle spore fungine nell’aria amazzonica, invece, rimane sostanzialmente invariata.
Confermato il trasporto di batteri attraverso l’Atlantico
Nel febbraio 2020, un gruppo di ricerca guidato da Bettina Weber dell’Università di Graz ha raccolto quotidianamente campioni di aerosol, per un periodo di tre settimane, a diverse altitudini sopra la foresta pluviale amazzonica, in Brasile. In cinque di queste giornate, i ricercatori hanno rilevato l’arrivo di polvere desertica proveniente dal Nord Africa. Attraverso analisi genetiche dei campioni raccolti, il team ha determinato la composizione microbiologica, concentrandosi in particolare sui batteri e sui funghi presenti. In seguito all’afflusso di polvere, sui filtri utilizzati per il campionamento sono stati rinvenuti numerosi batteri tipici dei suoli aridi, che si sono aggiunti a quelli “nativi” del luogo. Gli studiosi ritengono che la sostanziale stabilità della comunità fungina sia dovuta all’enorme quantità di spore rilasciate dalla foresta pluviale stessa; ciò significa che le spore fungine provenienti dal Sahara non hanno influenzato in modo significativo i risultati delle analisi.
“I suoli delle regioni aride e dei deserti sono ampiamente colonizzati da comunità microbiche, note come croste biologiche del suolo. Dal punto di vista genetico, i batteri corrispondono a organismi presenti nel Sahara: ciò dimostra che vengono trasportati dal vento, attraverso l’Atlantico, dalle croste biologiche africane fino alla foresta pluviale brasiliana“, spiega Bettina Weber, responsabile dello studio, docente presso l’Università di Graz e stretta collaboratrice dell’Istituto Max Planck per la Chimica.
Possibili agenti patogeni viaggiano insieme alla polvere
Inoltre, gli scienziati hanno riscontrato che, con l’arrivo della polvere sahariana, la concentrazione di endotossine nell’aria è triplicata. Le endotossine si trovano nelle membrane cellulari di alcuni batteri e vengono rilasciate quando questi muoiono. Negli esseri umani, tali composti chimicamente stabili possono causare infiammazione. “Sono rimasto sorpreso dall’elevata quantità di endotossine presenti nell’aria“, commenta Jens Weber, che ha condotto la ricerca nell’ambito del suo dottorato. “Studi precedenti condotti nei Caraibi hanno mostrato che gli attacchi d’asma tendono ad aumentare con l’arrivo della polvere sahariana. Resta da verificare se una correlazione analoga esista anche in Amazzonia“.
Nei prossimi anni, ulteriori ricerche mireranno a chiarire quali microrganismi siano presenti nella polvere e se essi giochino un ruolo nella salute umana. Gli studiosi intendono inoltre indagare se i microbi rimangano vitali dopo il loro viaggio, durato giorni, attraverso l’Atlantico.
Informazioni sugli aerosol
Gli aerosol sono particelle solide o liquide sospese nell’atmosfera; rivestono una grande importanza per il clima e le condizioni meteorologiche, potendo agire come nuclei di condensazione per le nuvole o come nuclei di congelamento. I bioaerosol sono di origine biologica e comprendono una varietà di elementi, tra cui cellule (ad esempio di batteri), spore (di funghi, muschi, felci) e residui di origine animale o vegetale. Oltre alla loro rilevanza per i processi atmosferici, i bioaerosol – attraverso il trasporto di materiale biologico come cellule batteriche e spore fungine – possono contribuire alla diffusione globale di tali organismi. Tuttavia, lo studio attuale non chiarisce ancora se il materiale genetico rilevato sia effettivamente vitale.
Determinazione dell’origine della polvere
Per lo studio, il team ha installato dei campionatori dotati di filtri per polveri a due diverse altezze (42 e 323 metri) sulla torre di ricerca ATTO. I filtri hanno raccolto polvere e materiale genetico proveniente da microrganismi. Analizzando i campioni prelevati prima e dopo l’evento di trasporto di polvere, i ricercatori hanno identificato quali batteri e funghi siano tipicamente presenti nell’aria, definendo così il profilo microbiologico di base. Per determinare la concentrazione di endotossine nell’aria, il team ha utilizzato un metodo enzimatico altamente sensibile, noto come “metodo cinetico cromogenico basato sul lisato di amebociti di Limulus” (LAL).
L’origine della polvere è stata stabilita mediante un metodo computazionale di scienza dell’atmosfera, in grado di individuare la provenienza geografica e il percorso di spostamento delle masse d’aria. L’analisi ha rivelato che il trasporto delle masse d’aria dall’Africa al Sud America ha richiesto circa 10 giorni. Per chiarire l’origine della polvere, i ricercatori hanno determinato l'”impronta” minerale dei campioni. Il contenuto di ioni calcio, ad esempio, indica un elevato contenuto di calcite, tipico della polvere minerale proveniente dal Sahara.