Ученые NTU использовали новый протокол отбора проб и секвенирования ДНК микробных сообществ в воздухе Сингапура. Они обнаружили, что состав микробного сообщества в тропическом воздухе меняется предсказуемо, с преобладанием бактерий днем и грибов ночью.
Такая картина день-ночь и разнообразие переносимых по воздуху микроорганизмов в приповерхностной атмосфере ранее были неизвестны. так как атмосферу технологически сложно изучать, что делает ее самой малоизученной экосистемой в планетарном масштабе, по сравнению с экосистемами суши и моря.
Новые знания о тропических биоаэрозолях - крошечных переносимых по воздуху частицах, содержащих грибы, бактерии и растительный материал - сообщается на этой неделе в Труды Национальной академии наук .
В исследовательской статье, проведенной профессором геномики NTU Стефаном Шустером, группа сообщила, что микробное разнообразие тропического воздуха схоже по сложности с другими хорошо изученными экосистемами, например, морская вода, почва, и человеческий кишечник.
Эти биоаэрозольные сообщества (переносимые по воздуху частицы биологического происхождения) содержат неожиданно большое количество видов бактерий и грибов, и они следуют циклу diel (24-часовой цикл дня и ночи), который, по мнению ученых, определяется условиями окружающей среды, такими как влажность, дождь, солнечное излучение и уровни углекислого газа.
Они также демонстрируют большее изменение состава в течение дня, чем между днями или даже месяцами. Эта прочная структура сообщества обеспечивает долгосрочную предсказуемость, несмотря на колебания воздушного потока и муссонных ветров в тропические сезоны.
Профессор Шустер, кто является директором по исследованиям в SCELSE, сказал, что способность анализировать биоаэрозоли дает представление о многих аспектах городской жизни, которые влияют на нашу повседневную жизнь и благополучие людей. Это также дает понимание взаимодействия между атмосферными, наземные и водные планетарные экосистемы, что особенно ценно во время изменения климата.
<цитата>Наше текущее исследование предполагает, что температура также является глобальным фактором динамики микробного сообщества атмосферы у поверхности. Такое понимание имеет фундаментальное значение для обеспечения устойчивости экосистем в городских условиях и за их пределами.
Локально, понимание динамики биоаэрозолей также повлияет на то, как мы управляем окружающей атмосферой, например, влияние качества воздуха в помещении, механическая вентиляция и загрязнение микробиомов воздуха, которые нас окружают. Дальше, наше исследование дает важные и столь необходимые сведения о биоаэрозолях в тропических условиях, учитывая, что существующие исследования касались исключительно умеренного климата ».
Стефан Шустер, Профессор геномики НТУ
В среднем, человек вдыхает ежедневно 11 кубометров воздуха (11 тысяч литров), который может содержать около 50 тысяч клеток организма в тропиках в дневное время, но ночью в 30–100 раз больше.
Ученые говорят, что они начинают понимать влияние микробных сообществ воздуха на окружающую среду и здоровье человека. с самым немедленным воздействием на пациентов с респираторными заболеваниями. Дальше, можно избежать повреждения сельскохозяйственных культур в долгосрочной перспективе, так как многие из обнаруженных организмов являются возбудителями болезней растений или грибами древесного гниения.
Полученные данные побудили исследовательскую группу инициировать текущий междисциплинарный исследовательский проект между SCELSE и Медицинской школой Ли Конг Чиан при NTU в области респираторного здоровья.
Вместе с клиническими экспертами во главе с доцентом врача-респираторного врача Санджаем Чотирмалл, Кафедра Провоста по молекулярной медицине, объединенная команда оценивает, как биоаэрозоли влияют на пациентов с бронхитом, хроническая обструктивная болезнь легких и тяжелая астма.
Исследовательская группа установила серию сборщиков проб воздуха на крыше кампуса NTU. который собирал образцы каждые два часа в течение пяти дней (180 образцов за временной ряд). Этот же эксперимент повторялся каждые три месяца в течение 13 месяцев. который включал в себя два сезона дождей в Сингапуре.
Биомасса в воздухе была собрана путем прокачки воздуха через электростатический фильтр, задерживающий частицы размером от 0,5 до 10 микрометров (примерно в 50-10 раз меньше, чем средняя толщина человеческого волоса соответственно). Ранее, Пробы воздуха должны были собираться в течение недель или месяцев, чтобы собрать достаточно материала для анализа.
Благодаря новому протоколу секвенирования ДНК со сверхнизкой биомассой, разработанному исследовательской группой NTU, могут быть проанализированы гораздо меньшие объемы воздуха, впервые предоставив возможность изучать почасовые изменения состава микробиома воздуха.
Все биоаэрозоли были классифицированы по сходству и различию ДНК. что позволило идентифицировать переносимые по воздуху организмы на уровне видов после сравнения с существующими базами данных последовательностей ДНК.
Исследователи превзошли уровень идентификации биоаэрозолей, ранее достигнутый учеными. без необходимости амплификации ДНК или использования длительных периодов отбора проб, которые не дают достаточно подробной информации за короткие промежутки времени.
В предыдущих исследованиях других исследовательских групп сообщалось о сообществах биоаэрозолей, основанных либо на культивировании, либо на амплификации генов, и то, и другое влечет за собой существенные систематические ошибки и совокупное время, однако без достижения временного разрешения, которое позволило бы наблюдать ежедневный цикл переносимых по воздуху микроорганизмов.
Член команды д-р Елена Гусарева, научный сотрудник НТУ сказал беспрецедентный масштаб и глубину анализа и классификации, позволил команде идентифицировать более 1, 200 видов бактерий и грибов, которые изменяют структуру микробного сообщества.
Текущее исследование в NTU теперь рассматривает возможность использования того же метода для анализа биоаэрозолей во всем мире на других участках, что может привести к аналогичным тенденциям с точки зрения следования за циклом DIEL.
Биологическая терапия может снизить риск тяжелой формы COVID-19
Модель новорожденных мышей дает ключ к разгадке причин разрушительного заболевания кишечника у недоношенных детей с анемией
Метформин может помочь при повышенной кишечной проницаемости
Определение кислотонейтрализующей способности безрецептурных антацидов
Аллергии, связанные с повышенным потреблением нездоровой пищи,
Дырявый кишечник и микробный дисбактериоз могут способствовать цитокиновому шторму в тяжелых случаях COVID-19
Новое исследование может помочь предотвратить смертельные инфекции у младенцев
Недоношенные дети, рожденные до 28-30 недель жизни, подвержены высокому риску многих осложнений, среди которых очень велики шансы умереть от инфекции, начинающейся в кишечнике. Новое исследование, опу
Исследование с участием близнецов показывает, что симптомы COVID-19 имеют генетический вклад
Новое исследование опубликовано на сервере препринтов medRxiv из Королевского колледжа, Лондон, предполагает, что генетический состав человека может повлиять на то, насколько человек может пострадат
Исследователи используют фаговую терапию для успешного лечения алкогольной болезни печени.
В первый раз, исследователи успешно использовали бактериофаговую (фаговую) терапию для устранения связанного с алкоголем заболевания печени на животных моделях. Кредит изображения:Кристоф Б