Живые фильтры в облаках: как бактерии чистят воздух
Сами по себе капли содержат микробов редко, менее чем в одном проценте случаев. Но если собрать всю туманную влагу вместе, концентрация бактерий в ней достигает уровня, характерного для природных водоемов — озер и даже океанов.
Сколько бактерий живет в тумане
Давно известно, что воздух переносит бактерии. Сложность заключалась в другом: занимаются ли эти путешественники чем-то полезным в полете (растут, питаются, размножаются) или просто дремлют в ожидании посадки на твердую почву.
Ученые из Университета штата Аризона и Университета Саскуэханны сосредоточились на так называемом радиационном тумане. [1] Это неподвижная, стелющаяся по земле пелена, которая рождается за ночь, когда земля остывает при ясном небе и безветрии. В отличие от морских собратьев, такой туман обычно задерживается на месте. За два года ученые проанализировали 32 случая радиационного тумана в центральной Пенсильвании. Они собирали пробы воздуха до появления дымки, во время и после ее рассеивания. При этом бактерии, плавающие в сухих аэрозольных частицах, отделяли от тех, кто устроился внутри жидких капель.
Результат поразил даже скептиков. Вода из тумана содержала около миллиона копий гена бактериальной 16S рРНК на миллилитр. Этот генетический маркер выступает в роли счетчика численности. По плотности заселения капли тумана не уступали океанским просторам. Иными словами, мутная взвесь — это не пустота, а густонаселенный микрорайон.
Главное доказательство жизни исследователи получили после того, как утреннее солнце рассеяло пелену. Если бы капли лишь случайно захватывали микробов из воздуха, то их численность вернулась бы к исходным значениям. Однако после образования тумана бактерий в атмосфере стало больше, чем до него. В среднем прирост составил 45% (в отдельных случаях — до 90%). При этом воздух оставался почти неподвижным, так что прилет новых «поселенцев» со стороны исключался. Оставался единственный вывод: микроорганизмы активно размножались прямо внутри капель. И чем теплее, тем активнее шло размножение.
Какие бактерии едят формальдегид
Главную роль в тумане играют бактерии рода Methylobacterium. Этих микробов часто находят на растениях и в почве, но главная их страсть — простые углеродные соединения. В тумане таким лакомством оказался формальдегид.
Это летучее вещество присутствует в атмосфере повсеместно: оно выделяется из выхлопных газов, дыма и бытовой химии. Концентрации формальдегида в атмосферной воде варьируют от нескольких микромолей в облаках над удаленными районами до сотен микромолей в загрязненном городском тумане. Формальдегид раздражает глаза, нос и горло, его даже относят к вероятным канцерогенам. Однако в пробах тумана этот яд исчезал с пугающей быстротой.
Когда ученые поместили свежую туманную воду в инкубатор, содержание формальдегида упало до нулевых отметок. Причем скорость разложения оказалась примерно в 200 раз выше, чем фиксировали ранее в облаках. Но как только исследователи отфильтровали частицы или убили микробов хлороформом, процесс очистки практически остановился. Стало очевидно: за детоксикацию отвечают бактерии.
Причем, если бы бактерии использовали формальдегид для роста, их биомасса удваивалась бы за считанные минуты. Скорее всего, клетки тратят энергию на обезвреживание яда, а не на строительство новых тел.
Можно ли собирать влагу из тумана
В засушливых регионах уже используют специальные сетки, которые улавливают капли и направляют их в резервуары. Там, где дожди редкость, это кажется спасением. Но безопасна ли такая вода?
Новое исследование не дает прямого ответа, однако предупреждает: туман не стерилен. Часть его обитателей помогает удалять загрязнения, но другие, включая некоторых представителей Methylobacterium, при определенных условиях могут выступать в роли условных патогенов. Пить неочищенную воду рискованно, особенно людям с ослабленным иммунитетом.
К тому же крупномасштабный сбор тумана может нечаянно лишить воздух тех самых микробов, которые помогают его очищать.
