Investigadores de la Universidad de Granada (UGR) han descubierto por primera vez que algunos microorganismos, como las bacterias, pueden viajar de un continente a otro ‘escondidas’ en el polvo atmosférico.

Secuencia de formación de los iberulitos en la atmósfera con implicación bacteriana (izquierda) y aspecto de un iberulito (Microscopía electrónica) recolectado. Figura: Revista Atmospheric Research.Volume 248, 15 January 2021, 105260.

Los científicos, pertenecientes a los departamentos de Edafología-Química Agrícola y Física Aplicada y al Centro de Instrumentación Científica de la UGR, han descifrado por primera vez el enigma del transporte intercontinental de microorganismos a través de los iberulitos (unas partículas atmosféricas «gigantes» y potencialmente inhalables por el ser humano) y del polvo atmosférico, con el consiguiente riesgo de transmisión de enfermedades que supone.

Los Iberulitos son bioaerosoles atmosféricos poliminerálicos gigantes, de unas cien micras de tamaño medio (aunque pueden alcanzar hasta 250 µm) que, desafiando las leyes de la gravedad, viajan intercontinentalmente transportando microorganismos vivos a modo de lanzaderas espaciales. Fueron descubiertos en 2008 por investigadores del departamento de Edafología y Química Agrícola de la UGR y del Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA).

La NASA recogió el descubrimiento y lo hizo público en su página web en octubre de ese mismo año. Pero no ha sido hasta ahora cuando este mismo equipo multidisciplinar de científicos ha desvelado su mecanismo de formación, implicando por primera vez a las bacterias en su génesis y formación.

Los investigadores analizaron el polvo atmosférico depositado en la ciudad de Granada, el cual es heterogéneo y está dominado por minerales de la arcilla, cuarzo y carbonatos, y en menor medida, óxidos de hierro. Además de este componente mineral, en este polvo aparece un componente biológico: bacterias, diatomeas, organismos plantónicos e incluso brocosomas (corpúsculos exudados por insectos como los saltamontes). La procedencia del polvo es del desierto del Sahara, norte-noreste de África y de suelos locales/regionales. Las interacciones en la atmosfera de estos dos componentes con las nubes, darán origen a los iberulitos (bioagregados poliminerálicos) cuya composición han estudiado ahora.

Para caracterizar los iberulitos y desentrañar el enigma de su existencia y formación, los investigadores han investigado su composición mineral, composición elemental, tamaño del polvo atmosférico y origen de las masas de aire que afectan a nuestra región, así como los mecanismos de formación atmosféricos, implicando a las bacterias. Para ello, los científicos granadinos han tenido que montar un enorme puzle de muchas piezas.

A grandes rasgos, los iberulitos se originan en la troposfera a partir de una serie de procesos hidrodinámicos que permiten la interacción entre los granos de polvo, microorganismos de ese polvo procedente de los suelos saharianos (que hacen de núcleos de condensación) y las moléculas de vapor de agua de las nubes. La gota de agua formada en esos núcleos de condensación, aglutinará en su interior partículas de polvo de diferentes tamaños y bacterias en suspensión.

Presencia de bacterias y productos de su actividad (imágenes SEM y HRTEM). a) Presencia de cadena de bacterias con filamento (F) en el horizonte superior de un suelo cercano a la zona de muestreo; b) Iberulito con ejemplar biológico desconocido adherido a él (representado por rectángulo); c) detalle de b),colonización de espécimen biológico previo por nanobacterias (B); d) imagen HRTEM de células microbianas intactas (B) incrustadas en la matriz arcillosa de una sección pulida de un iberulito sin teñir; e) agregado de partículas minerales en muestra de polvo atmosférico recolectado en “deposición húmeda” – “lluvia roja”. Biofilms bacterianos (EPS) que cementan partículas; f) detalle de superficie de iberulito recogido en “deposición seca”. Filamento bacteriano muy fino (pilum o flagelo) (F) que atraviesa y estabiliza la superficie del iberulito (similar a los “filamentos” que conectan las bacterias en la microfotografía a). Las imágenes b), c) yd) son de muestras recolectadas por deposición seca en el verano de 2015; imagen e), verano de 2016 por deposición húmeda; imagen f), verano de 2010. Todas las muestras se tomaron en el sitio de muestreo. Figura cortesía de la Revista Atmospheric Research Volume 248, 15 January 2021, 105260.

Durante la trayectoria que describe la gota de agua en el aire, se producen una serie de fuerzas gravitacionales que crean una estructura coherente en el interior de la gota de agua, originando una pared o cubierta envolvente (micropelícula o corteza arcillosa), a la vez que en su interior las partículas minerales se disponen de forma ordenada (las más pequeñas en el exterior y las más grandes en el centro del iberulito).

Aerosoles gigantes

Al mismo tiempo, debido a fuerzas hidrodinámicas, se crea en la cada vez más compleja gota de agua un vórtex, en el polo norte de la gota, que les da el aspecto característico a estos particulares aerosoles gigantes. Ésta es la estructura básica del iberulito, que le permite reaccionar con otros componentes atmosféricos, dejando un registro fidedigno de los lugares por los que pasa.

Como explica uno de los autores de este trabajo, Alberto Molinero García, investigador del departamento de Edafología y Química Agrícola de la UGR, “en el iberulito las bacterias pueden sobrevivir, al encontrar un medio nutritivo, un microhabitat  rico en nutrientes y protegerse de la radiación ultravioleta. Esto se demuestra por los exudados poliméricos bacterianos que, a modo de moco mucilaginoso, hacen de ‘pegamento’ entre las partículas minerales, impidiendo su desagregación y aumentando su resistencia a la fragilidad y a los fenómenos turbulentos en la atmósfera.

Esto posibilita que los iberulitos y los microorganismos recorran grandes distancias intercontinentales a través de corrientes atmosféricas como la Saharan Air Layer (SAL). En el transporte atmosférico, el iberulito está en contacto con un medio reactivo, la atmósfera, donde se producen interacciones con los gases presentes, como los compuestos de nitrógeno y azufre.

En todo el mundo

El investigador de la UGR advierte de que los iberulitos no son exclusivos de nuestra región: podrían existir en todas las regiones del globo, fundamentalmente en aquellas alimentadas con polvo proveniente de regiones desérticas.

“Se han descrito en Arabia Saudí, Volgogrado (Rusia) y posiblemente en  el extremo oriente de China, Japón, Corea y también en EEUU”,  apunta Alberto Molinero. Los nuevos aerosoles identificados en Granada provienen del Sahara, que es un potente emisor de polvo atmosférico (se estima que el Sahara envía al resto del mundo entre 400 y 700 millones de toneladas de polvo al año).

Los investigadores de la UGR que han participado en este trabajo posan en la facultad de Farmacia de la Universidad de Granada.

Ese polvo, junto con los iberulitos y las bacterias incorporadas por las diferentes corrientes atmosféricas, puede llegar hasta el Amazonas, el Caribe o el Himalaya. Sin embargo, el que llega al Mediterráneo es característico por haber seguido un itinerario atmosférico concreto y bien conocido.

Con todos los datos obtenidos, los científicos de la UGR modelizarán en el futuro la inhalación y penetración en las vías respiratorias de lasdiminutas partículas menores de 10 micras (PM10) de las que consta el Iberulito, así como del destino de las bacterias transportadas.

Referencia bibliográfica:

Párraga, J., Martín-García, J. M., Delgado, G., Molinero-García, A., Cervera-Mata, A., Guerra, I., Fernández-González, M.V., Martín-Rodríguez, F.J., Lyamani, H., Casquero-Vera, J.A., Valenzuela, A., Olmo, F.J. and Delgado, R. (2021). Intrusions of dust and iberulites in Granada basin (Southern Iberian Peninsula). Genesis and formation of atmospheric iberulites. Atmospheric Research, 105260.