NTU -forskerne brukte en ny protokoll- og DNA -sekvenseringsprotokoll for mikrobielle lokalsamfunn i Singapores luft. De fant ut at sammensetningen av det mikrobielle samfunnet i den tropiske luften endres forutsigbart, med bakterier som dominerer om dagen og sopp om natten.
Dette dag-natt-mønsteret og mangfoldet av luftbårne mikroorganismer i atmosfæren nær overflaten var tidligere ukjent, ettersom atmosfæren er teknologisk utfordrende å studere, gjør det til det mest uutforskede økosystemet på planetarisk skala, sammenlignet med land- og sjøøkosystemer.
Den nye kunnskapen om tropiske bioaerosoler - små luftbårne partikler som inneholder sopp, bakterier og plantemateriale - rapporteres denne uken i Prosedyrer ved National Academy of Sciences .
I forskningsoppgaven ledet av NTU genomikkprofessor Stephan Schuster, teamet rapporterte at tropisk luft hadde et mikrobielt mangfold med lignende kompleksitet som andre godt studerte økosystemer, som sjøvann, jord, og menneskets tarm.
Disse bioaerosolsamfunnene (luftbårne partikler av biologisk opprinnelse) har et uventet høyt antall bakterier og sopparter, og de følger en diel-syklus (en 24-timers dag og natt syklus) som forskere mener er drevet av miljøforhold som fuktighet, regn, solbestråling og karbondioksidnivåer.
De viser også en større variasjon i sammensetning innen en dag enn mellom dager eller måneder. Denne robuste samfunnsstrukturen opprettholder langsiktig forutsigbarhet, til tross for variasjoner i luftstrøm og monsunvind over de tropiske årstidene.
Professor Schuster, som er forskningssjef ved SCELSE, sa det å ha evnen til å analysere bioaerosoler gir innsikt i mange aspekter av bylivet som påvirker vårt daglige liv og menneskelige velvære. Det gir også en forståelse av samspillet mellom atmosfæriske, planetariske og akvatiske planetariske økosystemer, som er spesielt verdifull under klimaendringer.
Vår nåværende studie antyder at temperaturen også er en global driver for mikrobiell samfunnsdynamikk for atmosfæren nær overflaten. Slik forståelse er grunnleggende for å sikre økosystemets bærekraft i urbane omgivelser og utover.
Lokalt, forståelse av bioaerosoldynamikk vil også informere hvordan vi håndterer atmosfæren rundt oss, for eksempel effekten av innendørs luftkvalitet, mekanisk ventilasjon og forurensning på luftmikrobiomene som omgir oss. Lengre, vår studie gir viktig og sårt nødvendig innsikt i bioaerosoler i tropiske omgivelser, gitt at eksisterende studier utelukkende har involvert temperert klima. "
Stephan Schuster, NTU genomikk professor
Gjennomsnittlig, mennesker puster inn 11 kubikkmeter luft daglig (11 tusen liter), som kan inneholde rundt 50 tusen organismeceller i tropene i løpet av dagen, men 30 til 100 ganger det beløpet om natten.
Forskerne sier at de begynner å forstå effekten av luftmikrobielle lokalsamfunn på miljøet og menneskers helse, med størst umiddelbar innvirkning på pasienter med luftveissykdom. Lengre, skade på landbruksavlinger kan unngås på lang sikt, ettersom mange av de påviste organismer er plantepatogener eller råtnende sopp.
Funnene har fått forskerteamet til å starte et pågående tverrfaglig forskningsprosjekt mellom SCELSE og NTUs Lee Kong Chian School of Medicine innen respiratorisk helse.
Sammen med kliniske eksperter ledet av respiratorisk lege assisterende professor Sanjay Chotirmall, Provosts stol i molekylær medisin, det felles teamet vurderer hvordan bioaerosoler påvirker pasienter med bronkitt, kronisk obstruktiv lungesykdom og alvorlig astma.
Forskerteamet satte opp en serie luftprøvesamlere på et tak på NTU -campus, som samlet prøver hver annen time i løpet av fem dager (180 prøver per tidsserie). Det samme eksperimentet ble gjentatt hver tredje måned i 13 måneder, som inkluderte Singapores to monsun -sesonger.
Luftbåren biomasse ble samlet ved å pumpe luft gjennom et elektrostatisk filter som holder partikler fra 0,5 til 10 mikrometer (omtrent 50 ganger til 10 ganger mindre enn gjennomsnittlig tykkelse på et menneskehår). Tidligere, luftprøver måtte samles i uker eller måneder for å samle tilstrekkelig materiale for analyse.
Gjennom den nye ultralav biomasse-DNA-sekvenseringsprotokollen utviklet av NTU-forskerteamet, mye mindre luftmengder kan analyseres, muliggjør for første gang muligheten til å studere endringer i timen i luftmikrobiomsammensetningen.
Alle bioaerosoler ble klassifisert i henhold til deres DNA -likheter og forskjeller, som tillot artsnivåidentifikasjon av luftbårne organismer etter sammenligning med eksisterende DNA-sekvensdatabaser.
Forskerne overgikk nivået for identifisering av bioaerosoler som tidligere var oppnådd av forskere, uten behov for å forsterke DNA eller bruke langsiktige prøvetakingsperioder som ikke gir tilstrekkelig detaljert informasjon med korte tidsintervaller.
Tidligere studier av andre forskningsgrupper har rapportert bioaerosolsamfunn basert på enten dyrking eller genforsterkning, som begge medfører betydelige skjevheter og tidssammenhenger, uten imidlertid å oppnå en tidsmessig oppløsning som ville ha gjort det mulig å observere den daglige syklingen til luftbårne mikroorganismer.
Teammedlem Dr Elena Gusareva, en postdoktor ved NTU sa den enestående omfanget og dybden av analyse og klassifisering, lot teamet identifisere mer enn 1, 200 bakterie- og sopparter som utfører et skiftende mønster av sammensetning av mikrobielle samfunn.
Pågående forskning ved NTU ser nå på å bruke samme metode for å analysere bioaerosoler globalt på andre steder, som kan gi lignende trender når det gjelder å følge diel -syklusen.
Gode nyheter for IBS -lider da forskere identifiserer "tarmkløe"
Flinders University -forskere ved South Australian Health and Medical Research Institute har gjort en viktig oppdagelse om smerten som oppstår i tilfeller av irritabel tarmsyndrom (IBS). Bi
Forskning viser at probiotika kan hjelpe mot angst og depresjon
Tidligere forskning har knyttet psykiske problemer og utviklingsforstyrrelser til tarmhelsen. Nå, et team av britiske forskere har vist at matvarer som utvider profilen til nyttige bakterier i tarmen,
Tarmmikrober kan være knyttet til depresjon
Den menneskelige tarmen inneholder billioner av bakterier som danner tarmmikrobiomet eller mikrobiota. En ny forskning har knyttet sammensetningen av dette tarmmikrobiomet og depressiv lidelse. Studie
