Устройство воздушного базирования фиксирует грибки, путешествующие автостопом по всему миру и парящие в километрах над поверхностью Земли.
Ученые зафиксировали споры грибков в негостеприимной среде стратосферы, гораздо выше, чем летают самолеты. Вернув споры в лабораторию, исследователи обнаружили, что некоторые из них - в том числе патогенные для растений и людей - пережили межконтинентальные перелеты и могут быть культивированы в лаборатории.
Хотя споры и микроорганизмы обнаруживались в стратосфере и раньше, новые результаты были получены с помощью недорогого, кустарного приспособления для отбора проб, подвешенного к метеорологическим аэростатам. Более регулярный отбор проб может помочь исследователям выяснить какие свойства и условия позволяют спорам выживать в стратосфере и как они вообще туда попадают. Эта работа также может стать первым шагом к созданию системы мониторинга атмосферы, которая позволит пресекать появление грибковых патогенов в зародыше. Авторы исследования сообщили о своей работе на прошлой неделе на конференции Европейского союза геонаук (EGU). «Самое главное, что им удалось вернуть грибки из атмосферы и культивировать их», - считает Карстен Скьёт, аэробиолог из Орхусского университета, который не принимал участия в работе. «Это важно для понимания того, как патогены растений распространяются в глобальном или континентальном масштабе».
Споры для грибков - это то же самое, что семена для растений. Исключительно живучие, они могут преодолевать огромные расстояния по ветру, прежде чем упасть обратно на Землю, часто в виде дождевых капель. Лабораторные эксперименты показывают, что споры могут выживать даже в стратосфере - слое атмосферы, который начинается на высоте около 10 километров, где температура воздуха низка, а атмосферное давление удушающе мало. Большая часть стратосферы также находится над озоновым слоем, поэтому она не защищена от ультрафиолетового излучения, разрушающего ДНК. Если бы споры действительно могли выживать там, это помогло бы объяснить, как грибки, в том числе патогены, вызывающие болезни растений, часто перемещаются между континентами по своего рода стратосферным супермагистралям. Но фактические данные из стратосферы скудны.
«С самого начала мы не представляли, удастся ли нам вообще что-то получить», - рассказывает Жером Каспарян, физик из Женевского университета, представлявший работу. Чтобы выяснить это, ученые решили установить приборы для отбора спор на метеорологические шары, запускаемые дважды в день швейцарской метеорологической службой. Приборы должны были быть легкими: только полезная нагрузка весом менее 2 килограммов может быть использована для полета.
Решение Каспаряна, представленное на сессии EGU, может выглядеть уместным на школьной научной олимпиаде. Пробоотборники сделаны из полистироловых коробок, которые Каспарян извлекает из мусорного бака кафедры биохимии; в них помещается барометрический альтиметр, базовая электроника, камера и устройство, открывающее и закрывающее два порта. На заданной высоте порты открываются и воздух проходит через коробку, минуя четыре вращающихся рычага пробоотборника - стерилизованные палочки, покрытые вазелином, чтобы споры прилипали к ним. По словам Каспаряна, вращающиеся палочки - «хотите верьте, хотите нет» - довольно стандартный метод в микологии.
Полистироловые коробки с самодельными научными приборами поднимаются на швейцарских воздушных шарах, чтобы собрать споры грибков в стратосфере. Фото: Stratospore project team.
Примерно на высоте 35 километров метеорологические шары лопаются и пробоотборники падают на Землю, притормаживаемые парашютами. Определить, где именно они окажутся в гористой местности Швейцарии не так-то просто, даже несмотря на то, что коробки оснащены GPS-трекерами. «Мы не знаем где сегодня окажемся - в высоких горах в Альпах или на глади Женевского озера», - делится Каспарян. Ученым приходилось снимать свои пробоотборники с деревьев и доставать их с крыш.
После пяти предварительных полетов коллеги Каспаряна уже многое узнали. На основе анализа последовательностей ДНК они идентифицировали споры из 235 родов, включая грибки, заражающие ежевику и морковь в США и Японии, а также один вид, Naganishia albida, который может вызвать заболевание у людей с ослабленным иммунитетом. В лаборатории они смогли оживить и культивировать споры 15 различных видов грибков, среди которых было несколько патогенов растений. Многие виды не могут выжить без определенного растения-хозяина, что может объяснить, почему некоторые споры не прорастали на лабораторных питательных средах.
В основном, говорит Каспарян, результаты показывают, что их пробоотборник работает. Теперь исследователи хотят наладить регулярные полеты, чтобы отслеживать биоразнообразие грибков в воздухе и сезонные изменения. Они также намерены определить, как такие события, как лесные пожары или извержения вулканов, заносят споры в стратосферу. По мнению Скьёта, полеты показали, что споры в стратосфере жизнеспособны. «Следующий уровень - объяснить эту жизнеспособность».
