Una buena lluvia puede tener un efecto de limpieza en la tierra. Pero un estudio del MIT publicado en Comunicaciones de la naturaleza informa que, en las condiciones adecuadas, la lluvia también puede ser un medio de propagación de bacterias.
Utilizando imágenes de alta resolución, los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT observaron el efecto de las gotas de lluvia que caen en el suelo seco cargado de bacterias. Cuando caen a velocidades que imitan las de una lluvia ligera, a temperaturas similares a las de las regiones tropicales, las gotaslanzó un rocío de neblina o aerosoles. Cada aerosol transportó hasta varios miles de bacterias del suelo. Los investigadores encontraron que las bacterias permanecieron vivas durante más de una hora después.
Si esta bacteria en el aire se elevara aún más por el viento, podría viajar una buena distancia antes de establecerse nuevamente en el suelo para colonizar una nueva ubicación, dice Cullen Buie, profesor asociado y el Presidente de Desarrollo de Carrera Esther y Harold E. Edergton en el Departamentode Ingeniería Mecánica.
"Imagina que tienes una planta infectada con un patógeno en un área determinada, y ese patógeno se diseminó al suelo local", dice Buie. "Ahora hemos descubierto que la lluvia podría dispersarlo aún más. Las gotas hechas por el hombre de los sistemas de rociadores también podríanconducir a este tipo de dispersión. Por lo tanto, este [estudio] tiene implicaciones sobre cómo podría contener un patógeno ".
Además, el equipo calculó que la precipitación en todo el mundo puede ser responsable del 1 al 25 por ciento de la cantidad total de bacterias emitidas desde la tierra.
Los coautores de Buie son el postdoc Zhifei Ge y el ex postdoc y autor principal Youngsoo Joung.
Siguiendo un repunte
En 2015, Buie y sus colegas identificaron un mecanismo por el cual la lluvia produce aerosoles: a medida que una gota que cae hace contacto con el suelo, atrapa pequeñas burbujas de aire en la superficie del suelo, que se elevan y explotan a través de la gota, creando una pulverizaciónde gotas de agua o aerosoles mucho más pequeños. En ese momento, el grupo propuso que este mecanismo podría explicar los orígenes del "petrichor", el olor característico a tierra que a menudo sigue a una tormenta de lluvia.
Poco después de que el grupo publicara sus resultados, un equipo de científicos británicos contactó a Buie para ver si este mismo mecanismo de lluvia puede ayudar a propagar bacterias, en particular Burkholderia pseudomallei , una bacteria que vive en el suelo, que se sabe que causa infecciones pulmonares en humanos conocidas como meliodosis.
"Han notado un repunte cualitativo en la cantidad de infecciones de esta enfermedad después de la lluvia, y habían especulado que esta bacteria particular del suelo se dispersa en el aire después de la lluvia", dice Buie.
La investigación del grupo despertó la curiosidad de Buie sobre si la lluvia podría ayudar a propagar las bacterias en general.
"Esa fue una de las motivaciones iniciales para que incluso intentáramos algunos de estos experimentos, para ver si las bacterias en general podían dispersarse y permanecer vivas durante el proceso", dice Buie.
Una "velocidad correcta"
En el laboratorio, el equipo analizó el efecto de la lluvia en tres especies no patógenas de bacterias del suelo, que infundieron en seis tipos de suelo seco, incluyendo arcilla, arcilla arenosa y arena.
Los investigadores simularon la lluvia al dispensar gotas individuales de agua desde varias alturas, a través del orificio de un pequeño disco que se colocó justo encima de una muestra de suelo para atrapar los aerosoles que brotaban de la superficie. Variaban la temperatura de la superficie del suelo,así como la altura a la que se liberó una gota, para acelerar o ralentizar la velocidad de impacto de una gota, simulando así ciertas intensidades de lluvia.
Descubrieron que las gotas producían la mayor cantidad de aerosoles en suelos con temperaturas de alrededor de 86 grados Fahrenheit, similar a los suelos que se encuentran en las regiones tropicales. Las gotas también producían más aerosoles cuando se aplicaban en suelos arcillosos arenosos; la arena tendía a absorber las gotas completamente antes de cualquierpodrían formarse burbujas o aerosoles. Los investigadores también observaron un mayor recuento de aerosoles cuando las gotas cayeron a velocidades entre 1.4 y 1.7 metros por segundo, aproximadamente la intensidad de una lluvia ligera.
"A esta velocidad justa, el agua absorbe el suelo sin salpicar, pero lo suficientemente rápido como para atrapar el aire", explica Buie. "Ese aire atrapado se libera como burbujas que explotan, liberando los aerosoles. Encontramos la relación entre eldistribución del tamaño del aerosol y el número de burbujas que explotan "
El equipo recolectó los aerosoles que se rociaron en el disco pequeño y los transfirió a los platos de cultivo para contar la cantidad de bacterias en cada aerosol. Descubrieron que la cantidad de bacterias variaba de cero a varios miles de una sola gota de lluvia, dependiendo deel tipo de suelo, la densidad de bacterias dentro de un suelo determinado, la temperatura del suelo y la velocidad de impacto de la gota de lluvia.
Yendo un paso más allá, el equipo identificó tres parámetros principales necesarios para estimar el número total de bacterias u otras partículas que pueden ser dispersadas por una sola gota de lluvia que golpea una superficie porosa: la densidad de bacterias y burbujas de aire en una superficie determinada,y un parámetro que llaman eficiencia de aerosolización: la relación entre la cantidad de bacterias en una superficie y la cantidad de bacterias que finalmente se dispersan de esa superficie.
Utilizando estos tres parámetros, junto con las estimaciones de la superficie terrestre total del mundo y los patrones de precipitación, los investigadores estimaron que el número total de bacterias dispersadas por las gotas de lluvia puede variar de 10,000 billones a 800,000 billones de células por año. Como resultado, la precipitación globalpuede contribuir a liberar del 1,6 al 25 por ciento de la cantidad total de bacterias de la tierra.
"Se requiere más investigación para reducir el rango de emisión global de bacterias por la lluvia, pero la generación de aerosoles por lluvia podría ser un mecanismo importante de transferencia de bacterias al medio ambiente", dice Joung. "El trabajo futuro en estos hallazgos podría proporcionar nuevospistas para rastrear las bacterias del suelo responsables de infecciones en humanos, animales y plantas, así como los impactos climáticos debido a la formación de nubes y la nucleación de hielo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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