Znanstveniki NTU so uporabili nov protokol vzorčenja in zaporedja DNK mikrobnih skupnosti v singapurskem zraku. Ugotovili so, da se sestava mikrobne skupnosti v tropskem zraku predvidljivo spremeni, podnevi prevladujejo bakterije, ponoči pa glive.
Ta vzorec dan-noč in raznolikost mikroorganizmov v zraku v površinski atmosferi prej nista bila znana, ker je ozračje tehnološko zahtevno za študij, zaradi česar je najbolj neraziskan ekosistem v planetarnem merilu, v primerjavi s kopenskimi in morskimi ekosistemi.
Novo znanje o tropskih bioaerosolih - drobnih delcih v zraku, ki vsebujejo glive, bakterije in rastlinski material - poroča ta teden v Zbornik Nacionalne akademije znanosti .
V raziskovalnem prispevku, ki ga je vodil profesor genomike NTU Stephan Schuster, ekipa je poročala, da ima tropski zrak mikrobno raznolikost s podobno kompleksnostjo kot drugi dobro raziskani ekosistemi, kot je morska voda, prst, in človeško črevo.
Te bioaerosolne skupnosti (delci biološkega izvora v zraku) imajo nepričakovano veliko število bakterijskih in glivičnih vrst, in sledijo diel ciklu (24-urni dnevni in nočni cikel), za katerega znanstveniki menijo, da ga poganjajo okoljske razmere, kot je vlaga, dež, sončno obsevanje in raven ogljikovega dioksida.
Prav tako kažejo večjo sestavo v enem dnevu kot med dnevi ali celo meseci. Ta robustna struktura skupnosti ohranja dolgoročno predvidljivost, kljub različnim pretokom zraka in monsunskim vetrovom v tropskih letnih časih.
Profesor Schuster, ki je raziskovalni direktor pri SCELSE, zmožnost analize bioaerosolov daje vpogled v številne vidike mestnega življenja, ki vplivajo na naše vsakdanje življenje in dobro počutje ljudi. Zagotavlja tudi razumevanje interakcij med atmosferskimi, kopenski in vodni planetarni ekosistemi, kar je še posebej dragoceno med podnebnimi spremembami.
Naša trenutna študija kaže, da je temperatura tudi globalni gonilnik dinamike mikrobne skupnosti za atmosfero blizu površine. Takšno razumevanje je bistveno za zagotavljanje trajnosti ekosistemov v urbanih okoljih in širše.
Lokalno, Razumevanje dinamike bioaerosola bo vplivalo tudi na način, kako upravljamo z okoljem, na primer učinek kakovosti zraka v zaprtih prostorih, mehansko prezračevanje in onesnaževanje zračnih mikrobiomov, ki nas obdajajo. Nadalje, naša študija ponuja pomemben in prepotreben vpogled v bioaerosole v tropskem okolju, glede na to, da so obstoječe študije vključevale izključno zmerno podnebje. "
Stephan Schuster, Profesor genomike NTU
V povprečju, ljudje dnevno vdihnemo 11 kubičnih metrov zraka (11 tisoč litrov), ki bi lahko podnevi v tropih vsebovalo približno 50 tisoč telesnih celic, vendar ponoči 30 do 100 -krat večji od te količine.
Znanstveniki pravijo, da začenjajo razumeti učinek zračnih mikrobnih skupnosti na okolje in zdravje ljudi, z najneposrednejšim učinkom na bolnike z boleznimi dihal. Nadalje, škodi na kmetijskih pridelkih bi se lahko dolgoročno izognili, saj so številni odkriti organizmi rastlinski patogeni ali gnile lesa.
Ugotovitve so vodile raziskovalno skupino k sprožitvi tekočega interdisciplinarnega raziskovalnega projekta med SCELSE in Medicinsko fakulteto Lee Kong Chian NTU na področju zdravja dihal.
Skupaj s kliničnimi strokovnjaki, ki jih vodi docentka za dihanja Sanjay Chotirmall, Provostov katedra za molekularno medicino, skupna ekipa ocenjuje, kako bioaerosoli vplivajo na bolnike z bronhitisom, kronična obstruktivna pljučna bolezen in huda astma.
Raziskovalna skupina je na strehi v kampusu NTU postavila vrsto zbiralcev vzorcev zraka, ki je zbirala vzorce vsaki dve uri v petih dneh (180 vzorcev v časovni vrsti). Ta isti poskus se je ponavljal vsake tri mesece 13 mesecev, ki je vključeval dve monsunski sezoni v Singapurju.
Biomaso v zraku smo zbirali s črpanjem zraka skozi elektrostatični filter, ki zadržuje delce v območju od 0,5 do 10 mikrometrov (približno 50 do 10-krat manjše od povprečne debeline človeških las). Prej vzorce zraka so morali zbirati tedne ali mesece, da so zbrali dovolj materiala za analizo.
Z novim protokolom sekvenciranja DNA z ultra nizko biomaso, ki ga je razvila raziskovalna skupina NTU, mogoče je analizirati veliko manjše količine zraka, ki prvič omogoča zmožnost preučevanja urnih sprememb sestave zračnega mikrobioma.
Vsi bioaerosoli so bili razvrščeni glede na podobnosti in razlike v DNK, ki je omogočil identifikacijo organizmov v zraku na ravni vrst po primerjavi z obstoječimi bazami podatkov o zaporedju DNK.
Raziskovalci so presegli raven identifikacije bioaerosolov, ki so jo prej dosegli znanstveniki, brez potrebe po pomnoževanju DNK ali uporabi dolgoročnih vzorčevalnih obdobij, ki v kratkih časovnih presledkih ne zagotavljajo dovolj podrobnih informacij.
Prejšnje študije drugih raziskovalnih skupin so poročale o bioaerosolnih skupnostih, ki temeljijo na gojenju ali pomnoževanju genov, oboje prinaša precejšnje pristranskosti in agregat časa, ne da bi pri tem dosegli časovno ločljivost, ki bi omogočila opazovanje vsakodnevnega kroženja mikroorganizmov v zraku.
Članica ekipe dr. Elena Gusareva, podoktorski raziskovalec na NTU je dejal, da je obseg in globina analize in razvrščanja brez primere, omogočil skupini, da identificira več kot 1, 200 vrst bakterij in gliv, ki izvajajo spreminjajoč se vzorec sestave mikrobne skupnosti.
Tekoče raziskave na NTU zdaj iščejo uporabo iste metode za globalno analizo bioaerosolov na drugih lokacijah, kar bi lahko prineslo podobne trende v smislu sledenja diel ciklu.
Črevesne bakterije, povezane s presnovnimi spremembami in avtizmom v novi študiji
Genetika lahko vpliva na sestavo mikrobioma bolj kot okoljski dejavniki
Začetne ugotovitve projekta Human Microbiome Project so sprožile "stotine nadaljnjih študij"
Študija je pokazala, da so mikrobi povezani s srčnim infarktom
Bolezni dlesni ter tveganje za raka požiralnika in želodca
Mikrobiom bi lahko pomagal pri prepoznavanju tveganja pred rakom pri ženskah s HPV
Starodavni mikrobiomi primatov lahko prinesejo več informacij o človekovem razvoju
Starodavni človeški mikrobiomi so pod mikroskopom za tisto, kar znanstvenikom pripovedujejo o ljudeh iz davnih časov. Nova študija, objavljena v reviji Meje v ekologiji in evoluciji februarja 2020 k
Vibracije celega telesa pomagajo zmanjšati vnetje,
zahvaljujoč črevesnemu mikrobiomu Zdi se, da vibracije celega telesa izboljšajo številne simptome sladkorne bolezni tipa II, kjer se poveča glukoza in uničujoče vnetje. Ta postopek pomaga telesu upora
Bolnikom z IBS bi lahko koristili dodatki vitamina D,
predlaga nove raziskave Glede na novo študijo raziskovalcev z univerze v Sheffieldu, jemanje dodatkov vitamina D lahko pomaga ublažiti boleče simptome sindroma razdražljivega črevesja (IBS).