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Aerobiología

Algunas esporas comunes transmitidas por el aire La aerobiología (del griego ἀήρ , aēr , " aire "; βίος , bios , " vida "; y -λογία , -logia ) es una rama de la biología que est...

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Algunas esporas comunes transmitidas por el aire

La aerobiología (del griego ἀήρ , aēr , " aire "; βίος , bios , " vida "; y -λογία , -logia ) es una rama de la biología que estudia el transporte pasivo de partículas orgánicas, como bacterias , esporas de hongos, insectos muy pequeños , granos de polen y virus . [ 1 ]

Los aerobiólogos se han dedicado tradicionalmente a la medición y el reporte de polen y esporas de hongos en el aire como un servicio para las personas con alergias . [ 1 ] Sin embargo, la aerobiología es un campo variado que se relaciona con las ciencias ambientales , las ciencias vegetales , la meteorología , la fenología y el cambio climático . [ 2 ]

Descripción general

La primera mención de "aerobiología" la hizo Fred Campbell Meier en la década de 1930. [ 2 ] Las partículas, que pueden describirse como aeroplancton , generalmente varían en tamaño desde nanómetros hasta micrómetros, lo que dificulta su detección. [ 3 ]

La aerosolización es el proceso por el cual partículas pequeñas y ligeras se suspenden en el aire en movimiento. Ahora, los bioaerosoles , estos polen y esporas de hongos pueden transportarse a través de un océano, o incluso viajar alrededor del mundo. [ 4 ] Debido a las altas cantidades de microbios y la facilidad de dispersión, Martinus Beijerinck dijo una vez: "Todo está en todas partes, el ambiente selecciona". [ 5 ] Esto significa que el aeroplancton está en todas partes y ha estado en todas partes, y depende únicamente de factores ambientales determinar cuáles permanecen. El aeroplancton se encuentra en cantidades significativas incluso en la capa límite atmosférica (CLA) . [ 6 ] Los efectos de estas poblaciones atmosféricas sobre el clima y la química de las nubes aún están bajo estudio.

La NASA y otras agencias de investigación están estudiando cuánto tiempo pueden permanecer suspendidos estos bioaerosoles y cómo pueden sobrevivir en climas tan extremos. Las condiciones de la atmósfera superior son similares al clima de la superficie de Marte, y los microbios encontrados están ayudando a redefinir las condiciones que pueden sustentar la vida. [ 7 ]

Dispersión de partículas

El proceso de dispersión de partículas aerobiológicas tiene 3 etapas: eliminación de la fuente, dispersión a través del aire y deposición en reposo. [ 8 ] La geometría de la partícula y el entorno afectan las tres fases; sin embargo, una vez aerosolizada , su destino depende de las leyes de la física que rigen el movimiento del aire .

Eliminación de la fuente

Un hongo bejín expulsando sus esporas.

El polen y las esporas pueden desprenderse de su superficie mediante el viento o sacudidas. Generalmente, la velocidad del viento necesaria para su liberación es superior a la velocidad media del viento . [ 8 ] Las salpicaduras de lluvia también pueden desprender esporas. Algunos hongos incluso pueden ser estimulados por factores ambientales para expulsar activamente sus esporas. [ 8 ]

Dispersión a través del aire

Una vez liberado del reposo, el aeroplancton está a merced del viento y las leyes de la física. La velocidad de sedimentación de las esporas y el polen varía y es un factor importante en la dispersión; cuanto más tiempo flota la partícula, más tiempo puede ser arrastrada por una ráfaga de viento turbulenta . La velocidad y la dirección del viento fluctúan con el tiempo y la altura, por lo que la trayectoria específica de partículas que antes eran vecinas puede variar significativamente. [ 8 ] La concentración de partículas en el aire disminuye con la distancia a la fuente, y la distancia de dispersión se modela con mayor precisión como una función potencial . [ 3 ]

La declaración finaliza

La deposición es una combinación de gravedad e inercia . La velocidad de caída de partículas pequeñas se puede calcular mediante la masa y la geometría, pero las formas complejas del polen y las esporas suelen caer más despacio que la velocidad estimada modelada con formas simples. [ 9 ] Las esporas también pueden desprenderse del aire por impacto; la inercia de las partículas hará que choquen con las superficies a lo largo de su trayectoria, en lugar de rodearlas como el aire. [ 8 ]

Métodos experimentales

Se han realizado numerosos estudios para comprender los patrones de dispersión reales del polen y las esporas. Para recolectar muestras, los estudios suelen utilizar una trampa volumétrica de esporas, como un muestreador tipo Hirst. Las partículas se adhieren a una tira de muestreo y luego se pueden examinar bajo un microscopio. [ 2 ] Los científicos deben contar las partículas con aumento y luego analizar el ADN de la muestra mediante variantes de secuencia de amplicones (ASV) u otro método común. [ 10 ]

Un desafío citado repetidamente en la literatura es que, debido a las diferentes metodologías de prueba o análisis, los resultados no siempre son comparables entre estudios. [ 5 ] Por lo tanto, se debe realizar una recopilación de datos exhaustiva en cada estudio para obtener un modelo preciso. Desafortunadamente, no existe una base de datos de distribución de partículas aerobiológicas con la que comparar los resultados. [ 5 ]

Efectos sobre la salud humana

Ilustración que muestra la inflamación asociada a la rinitis alérgica.

La rinitis alérgica es un tipo de inflamación nasal que se produce cuando el sistema inmunitario reacciona de forma exagerada a los alérgenos presentes en el aire. [ 11 ] En los seres humanos, suele desencadenarse por el polen y otros bioaerosoles. Entre el 10 % y el 30 % de la población de los países occidentales se ve afectada. [ 12 ] Los síntomas suelen empeorar durante los periodos de polinización, cuando hay una cantidad significativamente mayor de polen en aerosol en el aire. [ 13 ] En estos periodos de máxima concentración, permanecer en interiores es una forma de limitar la exposición. Sin embargo, los estudios han demostrado que aún existen niveles significativos de polen en interiores. En invierno, los niveles de polen en interiores superan incluso los de exteriores. [ 13 ]

Los datos actualizados sobre los niveles de polen son fundamentales para las personas alérgicas. Una limitación actual es que muchas trampas de esporas requieren que los científicos identifiquen y cuenten granos de polen individuales con aumento. [ 10 ] Esto provoca retrasos en la obtención de datos, a veces de más de una semana. Actualmente se están desarrollando varias trampas de esporas totalmente automáticas, y una vez que estén completamente operativas, mejorarán la vida de las personas alérgicas. [ 10 ]

Efectos del cambio climático

Mapa de cambios en las precipitaciones con un aumento de +2  °C en el calentamiento global.

Los científicos han predicho que los resultados meteorológicos del cambio climático debilitarán las barreras de dispersión de polen y esporas, y conducirán a una menor singularidad biológica en diferentes regiones. [ 4 ] La precipitación aumenta la riqueza (número de especies) de biodiversidad en las regiones porque las nubes se forman en la atmósfera superior, donde hay una biodiversidad más variada. [ 4 ] Específicamente en el Ártico, el cambio climático ha aumentado drásticamente la precipitación, y los científicos han observado nuevos microbios en la zona debido a ello. [ 4 ]

Se ha demostrado que el aumento de las temperaturas estivales y los niveles de CO₂ incrementan la cantidad total de polen liberado por ciertos árboles, además de retrasar el inicio de la temporada de polen. [ 14 ] Sin embargo, se necesitan más estudios para observar los efectos a largo plazo del cambio climático.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Enfoque en: Aerobiología" . The Biologist . Royal Society of Biology. Archivado del original el 7 de abril de 2023. Recuperado el 26 de octubre de 2017 .
  2. 1 2 3 Lancia, Andrea; Capone, Pasquale; Vonesch, Nicoletta; Pelliccioni, Armando; Grandi, Carlo; Magri, Donatella; D'Ovidio, Maria Concetta (13 de abril de 2021). "Avance de la investigación en aerobiología en los últimos 30 años: un enfoque en la metodología y la salud ocupacional" . Sostenibilidad . 13 (8): 4337. Bibcode : 2021Sust...13.4337L . doi : 10.3390/su13084337 . hdl : 11573/1540128 .
  3. 1 2 Hofmann, Frieder; Otto, Mathias; Wosniok, Werner (diciembre de 2014). "Deposición de polen de maíz en relación con la distancia a la fuente de polen más cercana bajo cultivo común: resultados de 10 años de monitoreo (2001 a 2010)" . Environmental Sciences Europe . 26 (1) 24. Bibcode : 2014ESEur..26...24H . doi : 10.1186/s12302-014-0024-3 .
  4. 1 2 3 4 Malard, Lucie A.; Avila-Jimenez, Maria-Luisa; Schmale, Julia; Cuthbertson, Lewis; Cockerton, Luke; Pearce, David A. (noviembre de 2022). "Aerobiología sobre el Océano Austral: implicaciones para la colonización bacteriana de la Antártida" . Environment International . 169 107492. Bibcode : 2022EnInt.16907492M . doi : 10.1016/j.envint.2022.107492 . PMID 36174481 . 
  5. 1 2 3 Kellogg, Christina A.; Griffin, Dale W. (noviembre de 2006). "Aerobiología y el transporte global de polvo del desierto". Trends in Ecology & Evolution . 21 (11): 638– 644. Bibcode : 2006TEcoE..21..638K . doi : 10.1016/j.tree.2006.07.004 . PMID 16843565 . 
  6. ^ Arquero, Stephen DJ; Lee, Kevin C.; Caruso, Tancredi; Alcamí, Antonio; Araya, Jonathan G.; Cary, S. Craig; Cowan, Don A.; Etchebehere, Claudia; Gantsetseg, Batdelger; Gómez-Silva, Benito; Hartery, Sean; Hogg, Ian D.; Kansour, Mayada K.; Lorenzo, Timoteo; Lee, Charles K.; Lee, Patrick KH; Leopoldo, Matías; Leung, Marcus HY; Maki, Teruya; McKay, Christopher P.; Al Mailem, Dina M.; Ramond, Jean-Baptiste; Rastrojo, Alberto; Šantl-Temkiv, Tina; Sol, Henry J.; Tong, Xinzhao; Vandenbrink, Bryan; Warren-Rhodes, Kimberley A.; Señalando, Stephen B. (mayo de 2023). "Contribución de las bacterias del suelo a la atmósfera en todos los biomas". Ciencia del Medio Ambiente Total . 871 162137. Bibcode : 2023ScTEn.87162137A . doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.162137 . hdl : 10486/707035 . PMID 36775167 . 
  7. ↑ Tabor, Abigail (19 de noviembre de 2018). "¿Qué es el Laboratorio de Aerobiología de la NASA?" . NASA .
  8. 1 2 3 4 5 McCartney, H. Alastair (abril de 1994). "Dispersión de esporas y polen de cultivos" . Grana . 33 (2): 76– 80. Bibcode : 1994Grana..33...76M . doi : 10.1080/00173139409427835 .
  9. ↑ Sabban, Lilach; van Hout, René (diciembre de 2011). "Mediciones de la dispersión de granos de polen en aire quieto y turbulencia isotrópica casi homogénea y estacionaria". Journal of Aerosol Science . 42 (12): 867– 882. Bibcode : 2011JAerS..42..867S . doi : 10.1016/j.jaerosci.2011.08.001 .
  10. 1 2 3 Maya-Manzano, José M.; Tumón, Fiona; Abt, Reto; Allan, Natán; Bunderson, Landon; Clot, Bernardo; Crouzy, Benoît; Daunys, Gintautas; Erb, Sofía; González-Alonso, Mónica; Graf, Elías; Gruñendo, Łukasz; Haus, Jörg; Kadantsev, Evgeny; Kawashima, Shigeto; Martínez-Bracero, Moisés; Matavulj, Predrag; Molinos, Sophie; Niederberger, Erny; Lieberherr, Gian; Lucas, Richard W.; O'Connor, David J.; Oteros, José; Palamarchuk, Julia; Papa, Francisco D.; Rojo, Jesús; Saulienė, Ingrida; Schäfer, Stefan; Schmidt-Weber, Carsten B.; Schnitzler, Martín; Šikoparija, Branko; Skjøth, Carsten A.; Sofiev, Mikhail; Stemmler, Tom; Triviño, Marina; Zeder, Yanick; Buters, Jeroen (marzo de 2023). "Hacia la monitorización automática europea de bioaerosoles: comparación de 9 instrumentos automáticos de observación de polen con trampas clásicas tipo Hirst" . Science of the Total Environment . 866 161220. Bibcode : 2023ScTEn.86661220M . doi : 10.1016/j.scitotenv.2022.161220 . PMID 36584954 . 
  11. ↑ "Inmunoterapia para alergias ambientales" . 17 de junio de 2015. Archivado del original el 17 de junio de 2015. Consultado el 20 de abril de 2023 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace )
  12. ↑ Wheatley, Lisa M.; Togias, Alkis (29 de enero de 2015). " Rinitis alérgica" . New England Journal of Medicine . 372 (5): 456– 463. doi : 10.1056/NEJMcp1412282 . PMC 4324099. PMID 25629743 .  
  13. 1 2 Bastl, Katharina; Berger, Uwe; Kmenta, Maximilian; Weber, Martina (octubre de 2017). "¿Existe alguna ventaja en permanecer en interiores para quienes sufren alergia al polen? Composición y aspectos cuantitativos del espectro de polen en interiores". Building and Environment . 123 : 78–87 . Bibcode : 2017BuEnv.123...78B . doi : 10.1016/j.buildenv.2017.06.040 .
  14. ↑ López-Orozco, R.; García-Mozo, H.; Oteros, J.; Galán, C. (octubre de 2021). "Tendencias a largo plazo del polen atmosférico de Quercus relacionadas con el cambio climático en el sur de España: una perspectiva de 25 años". Atmospheric Environment . 262 118637. Bibcode : 2021AtmEn.26218637L . doi : 10.1016/j.atmosenv.2021.118637 . hdl : 10396/22063 .

Lecturas adicionales

  • Zimmer, Carl (2025). Air-Borne: The Hidden History of the Life We Breathe . Penguin Group. ISBN 978-0-593-47359-7.