对收集在日本海拔达到3000米的空气样本的研究发现了多种可存活的细菌和真菌。这些微生物被认为是通过气流从超过2000公里外的地区运送而来，特别是那些施用大量化肥和农药的地区。该研究结果发表在《国家科学院院刊》（PNAS）上，提出了一种新的理解，解释了影响人类、动物和植物的病原体如何在大距离上传播。这项研究由巴塞罗那全球健康研究所（ISGlobal）主导，得到“拉卡伊莎”基金会以及丹尼尔·布拉沃·安德烈私人基金会（FPDBA）的支持。
虽然已知病原体可以通过空气传播，但关于能够耐受极端高度和严酷条件的微生物类型的知识仍然有限。ISGlobal的研究员哈维尔·罗多（Xavier Rodó）表示：“在对流层的某一特定高度（称为行星边界层）上，由于该地区空气的隔离性和与表面减少的摩擦，材料可以在广阔的距离上传输。然而，我们没有预想到在那儿会发现活的微生物。”
他补充道：“这项研究值得注意，因为我们进行了十次对流层飞行，以调查高海拔地区的微生物多样性，而大多数研究仅关注地面或海洋水平以上几米的高度。”
高空中的气溶胶微生物
为了进行研究，罗多及其国际团队利用赛斯纳飞机在日本上空进行了十次高度在1000米至3000米之间的空中调查，从东京附近的调布机场起飞。这些航班经过精心设计，以遵循来自中国大陆的气流模式，即对流层桥，传送来自远处地区的空气；在这种情况下，空气从中国大陆上升，随后因典型的冬季天气模式而降落在东京。此外，调布还收集了地面样本以供比较。在2014年2月和4月的两个采样期中，总共分析了22个气溶胶过滤样本的化学和生物成分。
通过基因测序，团队识别出与气溶胶相关的超过266种真菌和305种细菌属，其中一些可能对人类健康、动物或植物构成潜在风险。值得注意的细菌种类包括大肠杆菌、马尔赛特氏杆菌、艰难梭状芽胞杆菌、肉毒梭状芽胞杆菌、副嗜血流感嗜血杆菌、鲍曼不动杆菌以及多种金黄色葡萄球菌。此外，还识别了如念珠菌、青霉、马拉色菌等属的真菌，它们已知会引起免疫系统削弱个体的疾病。
通过培养一些大气样本，研究人员证明了空气中的细菌仍然可存活，并且一些细菌表现出对广泛使用的抗生素的耐药性。“令人惊讶的是，我们发现微球菌属的某一菌株对多种药物，包括碳青霉烯类、糖肽类、环丙沙星和甲氧苄啶-磺胺甲恶唑表现出耐药性。我们的结果表明，抗微生物耐药性可能通过这种以前未被认识的方法在广泛的距离上传播，”参与研究的共同第一作者索菲亚·普兹尼亚科娃（Sofya Podzniakova）表示。
跨越数千公里
这些气溶胶的存在以及锌硫酸盐和钾等物质，通常在化肥和农药中找到，指向农业起源，与中国东北集约耕作地区相符。
有趣的是，在同一天收集的空气样本和地面样本在微生物多样性方面显示出很大的相似性，这可能是由于空气从更高的地方下降。由现在在加泰罗尼亚理工大学的罗杰·库尔科尔（Roger Curcoll）进行的粒子运输模型模拟，支持这些粒子可能是从中国东北地区运输到日本的对流层空气团下降的可能性。
罗多表示：“我们的发现揭示了通过在对流层高处存在的强风通道，气流跨越数千公里传播的微生物的非凡和未曾知晓的多样性。这些结果代表了我们对空气传播病原体如何影响人类健康的理解的重大变化，尤其是那些在环境中繁衍生息的病原体。”
虽然这项研究没有建立气溶胶中识别的人类病原体与健康结果之间的直接联系，但它突显了对各种微生物病原体的远距离传播进行更深入调查的迫切需求。
