Aerobiología
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 han estado tradicionalmente involucrados en la medición y reporte de polen y esporas de hongos en el aire como un servicio para aquellos con alergias . [1] Sin embargo, la aerobiología es un campo variado, relacionado con la ciencia ambiental , la ciencia vegetal , la meteorología , la fenología y el cambio climático . [2]
Descripción general
La primera mención de "aerobiología" fue hecha por Fred Campbell Meier en la década de 1930. [2] Las partículas, que pueden describirse como aeroplancton , generalmente varían en tamaño desde nanómetros a micrómetros, lo que hace que sea difícil detectarlas. [3]
La aerosolización es el proceso por el cual partículas pequeñas y ligeras quedan suspendidas en el aire en movimiento. Ahora bien , los bioaerosoles , estas esporas de polen y 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 medio 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 (ABL) . [6] Los efectos sobre el clima y la química de las nubes de estas poblaciones atmosféricas aún están bajo revisión.
La NASA y otras agencias de investigación están estudiando cuánto tiempo pueden permanecer a flote 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 tres pasos: remoción de la fuente, dispersión a través del aire y deposición al reposo. [8] La geometría y el entorno de la partícula afectan las tres fases, sin embargo, una vez que se aerosoliza, su destino depende de las leyes de la física que rigen el movimiento del aire.
Eliminación de la fuente
El polen y las esporas pueden desprenderse de su superficie o desprenderse mediante sacudidas. Generalmente, la velocidad del viento necesaria para su liberación es mayor que la velocidad media del viento. [8] Las salpicaduras de lluvia también pueden desprender esporas. Algunos hongos pueden incluso ser inducidos por factores ambientales a expulsar activamente esporas. [8]
Dispersión a través del aire
Una vez liberado del reposo, el aeroplancton queda a merced del viento y de la física. La velocidad de sedimentación de las esporas y del polen varía y es un factor importante en la dispersión; cuanto más tiempo esté flotando la partícula, más tiempo puede ser atrapada por una ráfaga de viento turbulento. La velocidad y la dirección del viento fluctúan con el tiempo y la altura, por lo que la trayectoria específica de las partículas que alguna vez estuvieron cerca puede variar significativamente. [8] La concentración de partículas en el aire disminuye con la distancia desde la fuente, y la distancia de dispersión se modela con mayor precisión como una función de potencia . [3]
Deposición al reposo
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 a menudo caen más lentamente que su velocidad estimada modelada con formas simples. [9] Las esporas también pueden eliminarse del aire mediante un impacto; la inercia de las partículas hará que golpeen superficies a lo largo de su trayectoria, en lugar de fluir alrededor de ellas como el aire. [8]
Métodos experimentales
Se han realizado muchos estudios para comprender los patrones de dispersión del polen y las esporas en la vida real. 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 inspeccionar con un microscopio. [2] Los científicos tienen que contar las partículas con una lupa y luego analizar el ADN de la muestra mediante la variante de secuencia de amplicones (ASV) u otro método común. [10]
Un desafío que se cita repetidamente en la literatura es que, debido a las diferentes metodologías de prueba o análisis, los resultados no siempre son comparables entre los estudios. [5] Por lo tanto, se debe realizar una recopilación exhaustiva de datos en cada estudio para obtener un modelo preciso. Lamentablemente, no existe una base de datos de distribución de partículas aerobiológicas con la que comparar los resultados. [5]
Efectos sobre la salud humana
La rinitis alérgica es un tipo de inflamación de la nariz 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 las personas de los países occidentales se ven afectadas. [12] Los síntomas suelen empeorar durante los períodos de polinización, cuando hay una cantidad significativamente mayor de polen en aerosol en el aire. [13] En estos períodos pico, quedarse en casa es una forma de limitar la exposición. Sin embargo, los estudios han demostrado que todavía hay niveles significativos de polen en interiores. En invierno, los niveles de polen en interiores superan los niveles en 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 los granos de polen individuales bajo una lupa. [10] Esto hace que los datos se retrasen, a veces más de una semana. Actualmente hay varias trampas de esporas totalmente automáticas en desarrollo y, una vez que estén completamente funcionales, mejorarán la vida de las personas alérgicas. [10]
Efectos del cambio climático
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 la 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 visto nuevos microbios en el área debido a ello. [4]
Se ha demostrado que el aumento de las temperaturas de verano y de los niveles de CO2 incrementa las cantidades totales de polen liberado por ciertos árboles, además de retrasar el inicio de la temporada de polen. [14] Sin embargo, se necesitan más estudios para ver los efectos a largo plazo del cambio climático.
Referencias
- ^ ab "Spotlight on: Aerobiology". The Biologist . Royal Society of Biology . Consultado el 26 de octubre de 2017 .
- ^ abc Lancia, Andrea; Capone, Pasquale; Vonesch, Nicoletta; Pelliccioni, Armando; Grandi, Carlo; Magri, Donatella; D'Ovidio, Maria Concetta (enero 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. doi : 10.3390/su13084337 . hdl : 11573/1540128 . ISSN 2071-1050.
- ^ ab Hofmann, Frieder; Otto, Mathias; Wosniok, Werner (17 de octubre de 2014). "Deposición de polen de maíz en relación con la distancia desde la fuente de polen más cercana en condiciones de cultivo común: resultados de 10 años de seguimiento (2001 a 2010)". Ciencias ambientales de Europa . 26 (1): 24. doi : 10.1186/s12302-014-0024-3 . ISSN 2190-4715. S2CID 3924115.
- ^ abcd Malard, Lucie A.; Avila-Jimenez, Maria-Luisa; Schmale, Julia; Cuthbertson, Lewis; Cockerton, Luke; Pearce, David A. (1 de noviembre de 2022). "Aerobiología en el Océano Austral: implicaciones para la colonización bacteriana de la Antártida". Environment International . 169 : 107492. doi : 10.1016/j.envint.2022.107492 . ISSN 0160-4120. PMID 36174481.
- ^ abc Kellogg, Christina A.; Griffin, Dale W. (1 de noviembre de 2006). "Aerobiología y el transporte global del polvo del desierto". Tendencias en ecología y evolución . 21 (11): 638–644. doi :10.1016/j.tree.2006.07.004. ISSN 0169-5347. PMID 16843565.
- ^ 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. (1 de mayo de 2023). "Contribución de las bacterias del suelo a la atmósfera en todos los biomas". Ciencia del Medio Ambiente Total . 871 : 162137. doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.162137. hdl : 10486/707035 . ISSN 0048-9697. PMID 36775167. S2CID 256776523.
- ^ Tabor, Abigail (19 de noviembre de 2018). "¿Qué es el Laboratorio de Aerobiología de la NASA?". NASA .
- ^ abcde McCartney, H. Alastair (abril de 1994). "Dispersión de esporas y polen de cultivos". Grana . 33 (2): 76–80. doi : 10.1080/00173139409427835 . ISSN 0017-3134.
- ^ Sabban, Lilach; van Hout, René (1 de diciembre de 2011). "Medidas de la dispersión de granos de polen en aire en calma y en turbulencia isotrópica, casi homogénea y estacionaria". Journal of Aerosol Science . 42 (12): 867–882. doi :10.1016/j.jaerosci.2011.08.001. ISSN 0021-8502.
- ^ abc Maya-Manzano, José M.; Tummon, Fiona; Abt, Reto; Allan, Nathan; Bunderson, Landon; Clot, Bernard; Crouzy, Benoît; Daunys, Gintautas; Erb, Sophie; Gonzalez-Alonso, Mónica; Graf, Elias; Grewling, Łukasz; Haus, Jörg; Kadantsev, Evgeny; Kawashima, Shigeto (25 de marzo de 2023). "Hacia la monitorización automática europea de bioaerosoles: comparación de 9 instrumentos automáticos de observación de polen con trampas clásicas de tipo Hirst". Science of the Total Environment . 866 : 161220. doi : 10.1016/j.scitotenv.2022.161220 . ISSN 0048-9697. Número de modelo: PMID 36584954. Número de modelo: S2CID 255251758.
- ^ "Inmunoterapia para alergias ambientales". 17 de junio de 2015. Archivado desde el original el 17 de junio de 2015 . Consultado el 20 de abril de 2023 .
{{cite web}}: CS1 maint: bot: estado de URL original desconocido ( enlace ) - ^ Wheatley, Lisa M.; Togias, Alkis (29 de enero de 2015). Solomon, Caren G. (ed.). "Rinitis alérgica". The New England Journal of Medicine . 372 (5): 456–463. doi :10.1056/NEJMcp1412282. ISSN 0028-4793. PMC 4324099 . PMID 25629743.
- ^ ab Bastl, Katharina; Berger, Uwe; Kmenta, Maximilian; Weber, Martina (1 de octubre de 2017). "¿Existe una ventaja en quedarse en casa para las personas alérgicas al polen? Composición y aspectos cuantitativos del espectro polínico en interiores". Construcción y medio ambiente . 123 : 78–87. doi :10.1016/j.buildenv.2017.06.040. ISSN 0360-1323.
- ^ López-Orozco, R.; García-Mozo, H.; Oteros, J.; Galán, C. (1 de 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. doi :10.1016/j.atmosenv.2021.118637. hdl : 10396/22063 . ISSN 1352-2310.
