Descubren bacterias y hongos que pueden viajar miles de kilómetros por el aire

El cielo aún guarda muchos secretos. Ahí arriba hay algo más que aire, nubes y contaminación. Una investigación revela la existencia de una sorprendente cantidad de microbios a 3.000 metros de altura. El hallazgo, liderado por investigadores españoles, se ha producido en Japón: el estudio encuentra bacterias y hongos procedentes de una región de China que se encuentra a más de 2.000 kilómetros de distancia. Gran parte de estos microorganismos son potencialmente patógenos para el ser humano y no solo han viajado, sino que han logrado sobrevivir a grandes altitudes.

La revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publica el artículo, que abre una nueva vía para la dispersión de microbios que no se ha tenido en cuenta hasta ahora y que podría ser extrapolable a todo el mundo. Gracias a la secuenciación de ADN de las muestras de aire, los investigadores encontraron 266 géneros de hongos y 305 géneros de bacterias asociados a los aerosoles, pequeñas partículas suspendidas en el aire. Gran parte de estos microorganismos están relacionados con enfermedades que afectan a los seres humanos, a los animales y a las plantas.

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Estas muestras se recolectaron desde una avioneta Cessna 182, uno de los modelos más usados en Japón. “Aquí estábamos acostumbrados a equiparlas para estudiar los gases de efecto invernadero, en la década de los 2000”, explica a El Confidencial Xavier Rodó, autor principal del trabajo, profesor de investigación ICREA y jefe del programa de Clima y Salud en el Instituto de Salud Global de Barcelona (ISGlobal). Una colaboración con científicos nipones hizo que adaptasen estos aparatos para poder estudiar aerosoles, debido al interés que tenían sus colegas en determinar el origen de masas de aire procedentes del continente asiático.

“Esperábamos encontrar algo ligado a la estructura química de las partículas, pero no tanto a la parte biológica”, relata el investigador. Sin embargo, al secuenciar el ADN de los filtros, “nos sorprendimos muchísimo, era impensable que pudiéramos encontrar esta diversidad en el aire”, confiesa. El equipo realizó 10 estudios aéreos partiendo del aeropuerto de Chofu, cerca de Tokio, y elevándose hasta los 3.000 metros. La idea era seguir las corrientes de viento conocidas como “puentes troposféricos”, en este caso, procedentes de Asia continental. Al final, analizaron la composición química y biológica de 22 muestras de filtros de aerosol recogidas en dos periodos distintos. Por otro lado, la recogida de muestras a nivel del suelo en Chofu sirvió para establecer comparaciones.

Bacterias multirresistentes

La capa límite planetaria, que llega hasta unos 1.500 metros de altura, marca un cambio importante en la troposfera. A partir de ahí, algunos materiales se desplazan largas distancias. En esta zona, el aire está aislado de la superficie y hay menos fricción, así que no es sorprendente que las partículas que superan esta altura se desplacen a largas distancias. Sin embargo, los científicos no esperaban que muchos microorganismos pudieran sobrevivir a las condiciones que se dan en ese ambiente, especialmente, la baja humedad y los altos niveles de radiación ultravioleta.

El ADN permitió identificar especies bacterianas como Escherichia coli, Serratia marcescens, Clostridium difficile, Clostridium botulinum, Haemophillus parainfluenzae, Acinetobacter baumannii y varias especies de Staphylococcus, así como hongos de géneros como Candida, Cladosporium y Malassezia, capaces de causar enfermedades. Después, en el laboratorio, las cultivaron, demostrando “que son viables y que conservan toda su capacidad biológica, toda su maquinaria”, explica Rodó. Esto quiere decir que los patógenos “pueden ser potencialmente infecciosos y causar enfermedad, que es algo que, a estas distancias, no se había descrito antes”.

De hecho, algunas de las bacterias halladas son resistentes a los antibióticos de uso común, un problema derivado del uso masivo de estos fármacos para la salud humana y la alimentación animal. "Sorprendentemente, la cepa de Micrococcus luteus aislada mostró resistencia a múltiples fármacos, incluyendo carbapenems, glicopéptidos, ciprofloxacina y trimetoprim-sulfametoxazol. Nuestros hallazgos sugieren que la resistencia a los antimicrobianos podría propagarse a grandes distancias por esta vía hasta ahora desconocida", menciona Sofya Podzniakova, otra investigadora del ISGlobal y coautora del estudio.

Monitorizar el aire

“Esto no quiere decir ahora que las epidemias se puedan propagar por este tipo de transporte, porque, obviamente, influye la dosis”, matiza Rodó. No obstante, “queda abierta la posibilidad de que, en determinadas situaciones o en algunas personas, individuos más susceptibles o con inmunosupresiones, esto podría ayudar a generar enfermedad”. En cualquier caso, considera que el trabajo abre una nueva vía que la ciencia debería explorar.

“Hay tal diversidad de patógenos y microbios que aún no se conocen que esto es un campo nuevo”, comenta. De hecho, “estamos empezando a explorarlo con técnicas de inteligencia artificial, porque la variedad de muestras es extraordinaria y esto va a dar resultados interesantes en el futuro”. Los investigadores sugieren que el estudio del aire puede convertirse en un sistema de monitoreo y alerta temprana: “En enfermedades respiratorias nos puede informar sobre patógenos circulantes”, señala el científico del ISGlobal.

De hecho, durante la pandemia muestrearon semanalmente el aire de Barcelona y detectaron la presencia del SARS-CoV-2, el virus causante del covid. Ahora, con las nuevas técnicas de secuenciación genómica, las posibilidades se multiplican, porque permiten detectar ADN ambiental caracterizando a la vez genes humanos, de animales y de plantas. Además, hacerlo a gran altitud, como en el caso del estudio publicado en PNAS, ya no implica una gran inversión, puesto que se pueden utilizar drones.

Cómo averiguar la procedencia de los microbios

El estudio especifica que los microorganismos encontrados en los cielos de Japón proceden de Manchuria, al noreste de China, una región donde abunda el uso intensivo de fertilizantes y pesticidas en suelos agrícolas. “Los modelos decían que el aire venía de estas zonas, pero, además, la caracterización química nos permitió conocer el contenido en metales de las muestras y confirmar la procedencia”, comenta el investigador principal. Elementos como el sulfato de zinc y el potasio revelan esa relación con la agricultura, aunque hubo otras claves. Por ejemplo, la presencia de circonio también fue una pista fundamental, porque “es un elemento muy raro que se extrae en pocas minas del mundo y China es un importante productor”.

Por otra parte, al comparar las muestras obtenidas en el vuelo y las de tierra en los mismos días, los científicos comprobaron que la diversidad microbiana fue similar. Esto implicaría que bacterias y hongos descendían sobre Japón desde esas grandes alturas. Los modelos de transporte de partículas, simulados por Roger Curcoll −actualmente investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC)−, han corroboraron tanto el largo viaje por la troposfera como el descenso.

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Los investigadores no tienen duda de que algo similar puede estar sucediendo en muchos lugares del mundo, puesto que los “puentes troposféricos” son un fenómeno muy común en el planeta que hace ascender y transportar el aire cuando se dan ciertas condiciones de presión atmosférica. Son auténticos “túneles de viento” que, en teoría, podrían estar influyendo en la naturaleza y en la salud humana a través de este insólito transporte de microorganismos. Tras esta investigación, el equipo de Xavier Rodó ya está estudiando otras consecuencias, como el posible transporte de virus.