Serangga di Atmosphere: Populasi Mikroorganisme yang signifikan Ditemukan di Troposfer Tengah dan Atas

Selasa, 29 Januari 2013 15:29 WIB

Georgia Tech mahasiswa pascasarjana Natasha Deleon-Rodriguez menunjukkan plate agar bakteri yang diambil dari sampel udara troposfer tumbuh. (Kredit: Georgia Tech Foto oleh Gary Meek)
28 Januari 2013 - Dalam apa yang diyakini menjadi studi pertama dari jenisnya, peneliti menggunakan teknik genom untuk mendokumentasikan keberadaan sejumlah besar mikroorganisme yang hidup - terutama bakteri - di troposfer menengah dan atas, bahwa bagian dari suasana sekitar empat sampai enam mil di atas permukaan bumi.
Apakah mikroorganisme secara rutin menghuni bagian ini atmosfer - mungkin tinggal di senyawa karbon juga ditemukan di sana - atau apakah mereka hanya lofted ada dari permukaan bumi belum diketahui. Temuan ini menarik bagi ilmuwan atmosfer, karena mikroorganisme dapat memainkan peran dalam membentuk es yang dapat mempengaruhi cuaca dan iklim. Transportasi jarak jauh dari bakteri juga bisa menjadi menarik untuk model transmisi penyakit.

Mikroorganisme yang didokumentasikan dalam sampel udara yang diambil sebagai bagian dari NASA Genesis dan Proses Intensifikasi Cepat (GRIP) Program untuk mempelajari massa udara rendah dan tinggi-ketinggian terkait dengan badai tropis. Pengambilan sampel dilakukan dari pesawat DC-8 atas kedua tanah dan laut, termasuk Laut Karibia dan bagian dari Samudra Atlantik. Sampling terjadi sebelum, selama dan setelah dua badai tropis utama - Earl dan Karl - pada tahun 2010.

Penelitian, yang telah didukung oleh NASA dan National Science Foundation, dijadwalkan akan diterbitkan online 28 Januari oleh jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Kami tidak berharap untuk menemukan begitu banyak mikroorganisme di troposfer, yang dianggap sebagai lingkungan yang sulit untuk hidup," kata Kostas Konstantinidis, asisten profesor di Sekolah Teknik Sipil dan Lingkungan di Institut Teknologi Georgia. "Sepertinya ada cukup keragaman spesies, namun tidak semua bakteri membuatnya menjadi troposfer atas."

Naik pesawat, sebuah sistem filter yang dirancang oleh tim peneliti mengumpulkan partikel - termasuk mikroorganisme - dari udara luar masuk probe sampling pesawat. Para filter dianalisis menggunakan teknik genomik termasuk polymerase chain reaction (PCR) dan sequencing gen, yang memungkinkan para peneliti untuk mendeteksi mikroorganisme dan memperkirakan jumlah mereka tanpa menggunakan konvensional kultur sel teknik.

Ketika massa udara yang diteliti berasal atas lautan, sampling ditemukan bakteri kebanyakan kelautan. Air yang berasal dari massa tanah memiliki bakteri sebagian besar terestrial. Para peneliti juga melihat bukti kuat bahwa badai memiliki dampak yang signifikan terhadap distribusi dan dinamika populasi mikroorganisme.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sel-sel bakteri yang layak mewakili, rata-rata, sekitar 20 persen dari jumlah partikel yang terdeteksi dalam rentang ukuran 0,25-1 mikron dalam diameter. Oleh setidaknya satu urutan besarnya, bakteri kalah jumlah jamur dalam sampel, dan peneliti terdeteksi 17 taksa yang berbeda bakteri - termasuk beberapa yang mampu memetabolisme senyawa karbon yang mana-mana di atmosfer - seperti asam oksalat.

Mikroorganisme bisa memiliki dampak yang sebelumnya tak dikenal-pada pembentukan awan dengan melengkapi (atau menggantikan) partikel abiotik yang biasanya berfungsi sebagai inti untuk membentuk kristal es, kata Athanasios Nenes, seorang profesor di Georgia Tech School of Bumi dan Sains Atmosfer dan Sekolah Kimia dan Teknik Biomolekuler.

"Dengan tidak adanya debu atau bahan lain yang dapat memberikan inti yang baik untuk pembentukan es, hanya memiliki sejumlah kecil mikroorganisme ini sekitar bisa memfasilitasi pembentukan es pada ketinggian-ketinggian dan menarik kelembaban sekitarnya," kata Nenes. "Jika mereka adalah ukuran yang tepat untuk membentuk es, mereka bisa mempengaruhi awan sekitar mereka."

Mikroorganisme kemungkinan mencapai troposfer melalui proses yang sama bahwa peluncuran debu dan garam laut ke langit. "Ketika laut semprot dihasilkan, dapat membawa bakteri karena ada banyak bakteri dan bahan organik di permukaan laut," kata Nenes.

Penelitian ini membawa bersama-sama mikrobiologi, pemodel atmosfer dan peneliti lingkungan dengan menggunakan teknologi terbaru untuk mempelajari DNA. Untuk masa depan, para peneliti ingin tahu apakah jenis bakteri tertentu yang lebih cocok daripada yang lain untuk bertahan hidup di ketinggian ini. Para peneliti juga ingin memahami peran yang dimainkan oleh mikroorganisme - dan menentukan apakah atau tidak mereka menjalankan fungsi metabolisme di troposfer.

"Untuk organisme, mungkin, kondisi tidak mungkin bahwa keras," kata Konstantinidis. "Saya tidak akan terkejut jika ada kehidupan aktif dan pertumbuhan awan, tapi ini adalah sesuatu yang kita tidak bisa mengatakan dengan pasti sekarang."

Peneliti lain telah mengumpulkan sampel biologis dari atas gunung atau dari sampel salju, tapi mengumpulkan bahan biologis dari sebuah pesawat jet diperlukan setup eksperimental baru. Para peneliti juga harus mengoptimalkan protokol untuk mengekstraksi DNA dari tingkat biomassa jauh lebih rendah daripada apa yang mereka biasanya belajar di tanah atau danau.

"Kami telah menunjukkan bahwa teknik kami bekerja, dan bahwa kita bisa mendapatkan beberapa informasi menarik," kata Nenes. "Sebuah fraksi besar dari partikel atmosfer yang secara tradisional telah diharapkan untuk menjadi debu atau garam laut sebenarnya bisa bakteri. Pada titik ini kita hanya melihat apa yang terjadi di sana, jadi ini hanyalah awal dari apa yang kita harapkan harus dilakukan." (Google Translate)


sumber : http://www.sciencedaily.com/releases/2013/01/130128151912.htm

Shared: