Мы, люди, гордимся своими способностями к адаптации, но бактерии всегда были на шаг впереди в этой игре, растянувшейся на миллиарды лет. Наши микробиологические братья спокойно существуют в самых неприятных для существования средах, от глубоководных жерл до антарктических озер. Некоторые микробы покрепче выживают даже в верхних слоях атмосферы — стратосфере — и последние данные говорят о том, что они могут оказывать влияние на нашу погоду, наш урожай и даже наше здоровье.
Наше понимание атмосферных микробов все еще развивается, и в настоящее время большая часть исследований сосредоточена на тропосфере, слое, в котором мы живем и дышим. В 1979 году Расселл Шнелл, ныне заместитель директора Отдела глобального мониторинга Национального управления океанических и атмосферных исследований, задался вопросом, почему чайные плантации в западной Кении удерживают мировой рекорд по сбору града. Выяснилось, что виноват вредитель чайных растений Pseudomonas syringae, которого поднимают в воздух люди в процессе сбора чайных листьев, потому что вокруг чаелюбивых микробов намного быстрее образовывались кристаллики льда.
Доказательства этого процесса — под названием биопреципитация — с тех пор находили по всему миру с участием всевозможных микробных преступников. Последние исследования показали, что микробы могут влиять на формирование облаков и покрывать и даже подсвечивать небо в невероятной степени. Нижние слои атмосферы наполнены не только творцами дождя, но и организмами, которые переносят заболевания везде, куда их уносит ветер. Поскольку климат меняется, причем меняется по всему миру, растет интерес к количественному определению последствий действий этих микробов.
Но фундаментальных данных по-прежнему не хватает. «У нас, ученых, до сих пор нет хорошего бюджета на исследования биологии нашей атмосферы», говорит Дэниел Чичо, профессор атмосферной химии в Массачусетском технологическом институте.
Все потому, что в атмосфере много воздуха и очень трудно забрать образцы без каких-либо загрязнений. Не хватает доступных для научных экспериментов систем, вне зависимости, занимаетесь вы сбором или изучением биологических образцов.
И если мы мало что знаем о тропосфере, то о стратосфере, которая начинается на высотах около 10 000 метров в средних широтах, мы знаем еще меньше. Впрочем, нам известно, что даже в тонком, сухом воздухе стратосферы, где температура может опуститься до -60 градусов, есть небольшое количество живучих микробов.
Прия Дассарма, изучающая микробов стратосферы и их связь с климатом, пишет, что эти высотные микробы могут распространять аллергены или даже заболевания. «Некоторые изолированные штаммы из стратосферы несут опасность для растений и животных, и клинические изоляты выживали даже при такой высоте», пишет она. «Потенциальные последствия для общественного здоровья и медицины подчеркивают необходимость более тщательных исследований передвижения микробов в атмосфере и исследований механизмов их выживания».
Идея того, что микробы могут распространяться в атмосфере, далеко не нова — исследования, проводимые еще в 1990-х годах, например, показывают, что бактерии переезжают из Африки во Флориду каждое лето верхом на минеральной почве из Сахары. И транспорт на дальние расстояние особенно эффективен на большой высоте, благодаря существованию струйных потоков, самых быстрых потоков воздуха на Земле.
Но Чичо считает, что риск, о котором говорит новая работа — что высотные атмосферные пути могут быть самым быстрым методом транспортировки заболеваний по миру — преувеличен. Он думает, что мы обязаны узнать больше о нижних слоях атмосферы прежде чем начнем переживать о происходящем в верхних слоях.
В любом случае, все эти новые исследования приобретают актуальность в свете изменения климата: в штормовом мире все больше микробов втягивается в низшие слои атмосферы ветром. Оттуда некоторые из них будут попадать в стратосферу, по большей части в процессе вертикального смешивания слоев. По мере осушения новых регионов, все больше частиц пыли будет подниматься в воздух, а значит в атмосфере в целом будет больше материала.
В настоящее время любое воздействие, которое могут оказывать стратосферные микробы, не учитывается в прогнозах изменения климата. Все ученые указывают на необходимость лучшего понимания того, что находится в воздухе над нашими головами, так что у нас есть основа для понимания будущих изменений.
