Estudo NTU:Microorganismos mostram um ritmo diário preciso no ar tropical

Cientistas do Centro de Engenharia de Ciências da Vida Ambiental de Cingapura (SCELSE) da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) descobriu que o ar nos trópicos está repleto de uma gama rica e diversa de pelo menos 725 microorganismos diferentes.

p Os cientistas da NTU usaram um novo protocolo de amostragem e sequenciamento de DNA de comunidades microbianas no ar de Cingapura. Eles descobriram que a composição da comunidade microbiana no ar tropical muda de forma previsível, com bactérias dominando durante o dia e fungos à noite.

p Este padrão diurno e noturno e a diversidade de microrganismos aerotransportados na atmosfera próxima à superfície eram anteriormente desconhecidos, como a atmosfera é tecnologicamente desafiadora de estudar, tornando-o o ecossistema menos explorado em escala planetária, em comparação com os ecossistemas terrestres e marítimos.

p O novo conhecimento sobre bioaerossóis tropicais - pequenas partículas transportadas pelo ar que compreendem fungos, bactérias e material vegetal - é relatado esta semana no Anais da Academia Nacional de Ciências .

p No artigo de pesquisa liderado pelo professor de genômica da NTU, Stephan Schuster, a equipe relatou que o ar tropical tinha uma diversidade microbiana com complexidade semelhante a outros ecossistemas bem estudados, como a água do mar, solo, e o intestino humano.

p Essas comunidades de bioaerossol (partículas transportadas pelo ar de origem biológica) têm um número inesperadamente alto de espécies bacterianas e fúngicas, e eles seguem um ciclo diário (um ciclo diurno e noturno de 24 horas) que os cientistas acreditam ser impulsionado por condições ambientais, como umidade, chuva, irradiância solar e níveis de dióxido de carbono.

p Eles também demonstram uma maior variação na composição em um dia do que entre dias ou mesmo meses. Esta estrutura de comunidade robusta mantém a previsibilidade de longo prazo, apesar das variações no fluxo de ar e ventos de monção ao longo das estações tropicais.

Impacto na saúde humana

p Professor Schuster, que é diretor de pesquisa da SCELSE, disse que ter a capacidade de analisar bioaerossóis fornece insights sobre muitos aspectos da vida urbana que afetam nossa vida diária e o bem-estar humano. Ele também fornece uma compreensão das interações entre a atmosfera, ecossistemas planetários terrestres e aquáticos, o que é particularmente valioso durante as mudanças climáticas.

p Nosso estudo atual sugere que a temperatura também é um impulsionador global da dinâmica da comunidade microbiana para a atmosfera próxima à superfície. Essa compreensão é fundamental para garantir a sustentabilidade do ecossistema em ambientes urbanos e além.

p Localmente, compreender a dinâmica do bioaerossol também informará a maneira como estamos gerenciando nossa atmosfera circundante, como o efeito da qualidade do ar interno, ventilação mecânica e poluição nos microbiomas do ar que nos cercam. Avançar, nosso estudo fornece informações importantes e muito necessárias sobre bioaerossóis em um ambiente tropical, dado que os estudos existentes envolveram exclusivamente climas temperados. "

Stephan Schuster, Professor de genômica NTU

p Na média, humanos respiram 11 metros cúbicos de ar diariamente (11 mil litros), que pode conter cerca de 50 mil células de organismos nos trópicos durante o dia, mas 30 a 100 vezes essa quantidade à noite.

p Os cientistas dizem que estão começando a entender o efeito das comunidades microbianas do ar no meio ambiente e na saúde humana, com o impacto mais imediato em pacientes com doenças respiratórias. Avançar, danos às safras agrícolas podem ser evitados a longo prazo, já que muitos dos organismos detectados são patógenos de plantas ou fungos apodrecedores de madeira.

p Os resultados levaram a equipe de pesquisa a iniciar um projeto de pesquisa interdisciplinar em andamento entre a SCELSE e a Escola de Medicina Lee Kong Chian da NTU na área de saúde respiratória.

p Juntamente com especialistas clínicos liderados pelo médico respiratório Professor Assistente Sanjay Chotirmall, Cadeira do Reitor em Medicina Molecular, a equipe conjunta está avaliando como os bioaerossóis afetam os pacientes com bronquite, doença pulmonar obstrutiva crônica e asma grave.

Novo método de sequenciamento de bioaerossóis

p A equipe de pesquisa montou uma série de coletores de amostras de ar em um telhado do campus da NTU, que coletou amostras a cada duas horas ao longo de cinco dias (180 amostras por série temporal). Este mesmo experimento foi repetido a cada três meses durante 13 meses, que incluiu as duas temporadas de monções de Cingapura.

p A biomassa aerotransportada foi coletada bombeando ar através de um filtro eletrostático que retém partículas de 0,5 a 10 micrômetros (cerca de 50 vezes a 10 vezes menor do que a espessura média de um cabelo humano, respectivamente). Anteriormente, as amostras de ar tiveram que se agregar por semanas ou meses a fim de acumular material suficiente para análise.

p Por meio do novo protocolo de sequenciamento de DNA de biomassa ultrabaixa desenvolvido pela equipe de pesquisa da NTU, volumes muito menores de ar podem ser analisados, permitindo, pela primeira vez, a capacidade de estudar as mudanças de hora em hora na composição do microbioma do ar.

p Todos os bioaerossóis foram classificados de acordo com suas semelhanças e diferenças de DNA, que permitiu a identificação em nível de espécie de organismos aerotransportados após comparação com bancos de dados de sequências de DNA existentes.

p Os pesquisadores superaram o nível de identificação de bioaerossóis anteriormente alcançado pelos cientistas, sem a necessidade de amplificar DNA ou usando períodos de amostragem de longo prazo que não fornecem informações suficientemente detalhadas em intervalos curtos de tempo.

p Estudos anteriores de outros grupos de pesquisa relataram comunidades de bioaerossol com base no cultivo ou na amplificação do gene, ambos incorrem em vieses substanciais e agregações de tempo, sem, no entanto, atingir uma resolução temporal que teria permitido a observação do ciclo diário de microrganismos aerotransportados.

p Membro da equipe, Dra. Elena Gusareva, um pesquisador de pós-doutorado na NTU disse que a escala e profundidade sem precedentes de análise e classificação, permitiu que a equipe identificasse mais de 1, 200 espécies de bactérias e fungos que executam uma mudança no padrão da composição da comunidade microbiana.

p A pesquisa em andamento na NTU agora está procurando usar o mesmo método para analisar bioaerossóis globalmente em outros locais, o que poderia produzir tendências semelhantes em termos de acompanhamento do ciclo diário.

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