Cuando llega la temporada de alergias, muchos culpan de sus reacciones a la flora local en la primavera. Sin embargo, las columnas de polvo africanas del Sahara y el Sahel, lo suficientemente grandes como para ser registradas en el radar meteorológico, viajan alrededor del mundo cada verano, trayendo su propia forma de contaminación del aire.
El Dr. Shankar Chellam, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Zachry y profesor III de AP y Florence Wiley en la Universidad Texas A&M, y su ahora ex alumno, el Dr. Sourav Das, han impulsado investigaciones previas para identificar microorganismos que podrían haber viajado en las columnas de polvo a través del Atlántico. Dr. Daniel Spalink, profesor asistente y director de S.M. Tracy Herbarium de Texas A&M ayudó a analizar la biología e identificar bacterias y hongos en las muestras.
"Todos sufrimos alergias y potencialmente otros efectos de salud más graves cuando respiramos polvo, y no se sabe completamente qué causa esas alergias", dijo Chellam. "Algunas personas pueden pensar que son solo los minerales de arena o arcilla en el polvo. Otros piensan que son los metales u compuestos orgánicos en el polvo, y luego algunos piensan que son las bacterias y los hongos".
Esta investigación, publicada en la revista Environmental Science &Technology , es el primero en estudiar la asociación de bacterias y hongos con las tormentas de polvo de América del Norte y el Sahara.
"Unos pocos grupos han estudiado bacterias y hongos en África y Europa, pero nadie ha estudiado metales, bacterias y hongos juntos en un evento de polvo africano", afirmó Chellam.
Se tomaron muestras durante un evento de polvo del Sahara en Houston, Texas, en agosto de 2018. Se midieron las composiciones elementales, bacterianas y de micobiomas (comunidades de hongos).
Chellam señaló que los eventos de polvo pueden variar anualmente, con diferentes composiciones elementales cada año. Determinar la fuente exacta del polvo que viaja a Houston es un desafío. Incluso las imágenes satelitales de los eventos pueden no identificar con precisión la fuente. El polvo se desplaza hacia el norte, hacia Europa, cruza el Atlántico y viaja hacia el este, hacia Asia. El área de origen probable para este estudio es el desierto mismo porque las imágenes mostraron importantes nubes de polvo de la región del Sahara a principios de agosto.
Spalink explicó que la biodiversidad de bacterias y hongos en áreas metropolitanas e industriales como Houston es muy dinámica y a menudo cambia a diario. Muchas bacterias y hongos se encuentran en todo el mundo.
"Una conclusión clave de este estudio es que gran parte de la biodiversidad no está descrita científicamente", dijo Spalink. "No tiene nombre, no se puede cultivar y, como no se puede cultivar, es difícil de estudiar".
Sin embargo, la microbiota se detectó extrayendo ADN de filtros. Mediante meticulosas técnicas de secuenciación se detectaron genomas bacterianos de 117 familias y genomas de hongos de 164 familias. La técnica no mostró si los microbios estaban vivos, pero sí detectó varias bacterias y hongos patógenos, muchos de los cuales figuran en la lista de prioridad global de patógenos humanos de la Organización Mundial de la Salud.
"No nos dice si podrán infectarnos y enfermarnos", dijo Spalink. "Pero al menos se ha identificado en el polvo africano el ADN de varias bacterias y hongos patógenos."
La biodiversidad de bacterias y hongos estaba fuertemente correlacionada con unos pocos elementos, sobre todo el calcio. El estudio demostró que el calcio y el circonio son importantes para explicar la diversidad beta de bacterias y hongos, la relación entre la diversidad de especies regionales y locales.
"Los metales que destacamos en este estudio no son los mismos metales que destacamos en el estudio anterior", afirmó Chellam.
Si bien estos elementos se pueden encontrar en el polvo del Sahara, también se encuentran localmente en Houston.
Se encontró una advertencia similar en las detecciones de biota. Se detectaron más de 2.000 grupos orgánicos diferentes. Sólo 17 aumentaron en abundancia cuando el polvo del Sahara entró en Houston. Los 17 se encuentran en todo el mundo y varios se detectaron en cantidades más pequeñas antes del evento de polvo.
"Existe la posibilidad de que siempre se obtenga algún tipo de correlación con algunos metales", dijo Das. "Eso no significa que no provenga del polvo africano."
Estudios futuros podrían ampliar este trabajo tomando muestras antes, durante y después de las tormentas de polvo durante varios años. El muestreo también podría expandirse geográficamente a través de las áreas de viaje de las columnas de polvo.
Los factores determinantes como el cambio climático y otros efectos meteorológicos también serán importantes para futuras investigaciones.
"Toda la dinámica del polvo del Sahara que llega a Houston se debe principalmente a procesos atmosféricos", afirmó Das.
"Esto resalta la importancia de contar con estos conjuntos de datos de referencia", añadió Spalink. "Es realmente difícil predecir cómo va a cambiar la biota si no se sabe qué pasó en el pasado o qué está pasando en el presente".
Chellam explicó que la tormenta más grande jamás registrada en Houston se midió en 2020, lo que destaca un área potencial para futuras investigaciones.
"Era tan grande que se ganó un apodo y ahora se la conoce como la tormenta de polvo de Godzilla", dijo Chellam. "Resulta que estaba tomando muestras en ese momento, así que espero que también podamos obtener buenos datos y publicaciones".
Alyvia McEwan, una de las estudiantes universitarias de Chellam, y el Dr. Joseph Prospero, profesor emérito de la Universidad de Miami en Florida, hicieron importantes contribuciones a esta investigación. Chellam le da crédito a Prospero, que ha trabajado con el polvo africano desde principios de los años 70, por inspirar su investigación.
"Él es el primero en traer este polvo africano a la conciencia de la comunidad científica", dijo Chellam sobre Prospero.
A McEwan se le atribuye una gran parte del análisis e interpretación de los datos y la generación de muchas de las representaciones gráficas.
"Es una locura a cuánto está expuesto el ser humano promedio en términos de qué tipos de elementos, hongos y bacterias que tienen todos estos potenciales asociados", dijo McEwan.
Más información: Sourav Das et al, Metales, bacterias y hongos respirables durante un evento de polvo sahariano-saheliano en Houston, Texas, Ciencia y tecnología ambientales (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c04158
Información de la revista: Ciencia y tecnología ambientales
Proporcionado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Texas A&M
