最新發現從海洋中噴射出來的細菌和病毒

某些種類的細菌和病毒在海浪斷裂時容易被噴射到大氣中，而其他的類群則不太可能被海水噴射到空氣中。一個跨學科的團隊來自斯克里普斯海洋研究所的科學家，加州大學聖地亞哥分校和j·克雷格·文特爾研究所(同時)後得出了這一結論，複製的浮游生物在一個獨特的大氣波設施中心由美國國家科學基金會資助的科學家氣溶膠對化學環境的影響(CAICE)在斯克里普斯校園。發現由蠟狀物質或脂類包裹的細菌和病毒數量較多，並在海噴氣溶膠中富集。

在加州大學聖地亞哥分校的斯克里普斯海洋研究所，研究人員確定了在模擬海洋條件後，細菌類群最容易被噴射到空氣中。圖片：Christina McCluskey/Colorado St. Univ.

研究結果表明，這些微生物表面的拒水特性使它們更有可能被拋出海洋，就像海浪在海面上斷裂一樣。團隊在美國國家科學基金會資助的研究包括化學家、海洋學家、微生物學家、遺傳學家、兒科醫學專家正在試圖理解潛在的細菌和病毒感染可以走多遠,如果那些對公眾健康構成最大的風險是那些最有可能逃脫。在之前的研究中，研究小組的成員都有海噴霧氣溶膠的特徵，當海浪破裂時，海面上的氣泡破裂。

加州大學聖地亞哥分校的聯合任命斯克里普斯海洋研究所和化學和生物化學家Kim普萊瑟說：一些我們檢測到的細菌被發現在皮膚和腸道，所以他們可能會影響你的健康這一點上，沒有人真正知道海洋微生物的呼吸對健康的影響，正試圖利用我們在斯克里普斯開發的獨特的海洋大氣設施來了解環境微生物的來源。加州大學聖地亞哥分校(UC San Diego)是世界上唯一能夠直接測量從海洋轉移到大氣中的微生物的地方。

Prather的研究小組之前已經展示了微生物是如何在全球範圍內傳播的，它能夠在風中行駛數萬公里，有時還能重新進入海洋，並在旅途中重新出現。它們的化學性質，它們的感染能力，以及它們對雲形成和沉澱的影響都可以進化。加州大學聖地亞哥分校生物化學研究員Michael Burkart說：意識到許多化學成分的氣溶膠中發現來自微生物生活在海洋，所以第一個目標之一是找出哪些是存在於水中，然後理解哪些是氣溶膠粒子能搭順風車。

這項研究開發了在地球微生物組項目中開發的技術，該項目由合著者羅伯·奈特(Rob Knight)和其他人於2010年共同創立，以儘可能多地採集微生物群落，以了解微生物的生態以及它們與人類的相互作用。加州大學聖迭戈分校的兒科和計算機科學與工程學教授，也是是加州大學聖地亞哥分校微生物組創新中心的教授奈特說：在地球微生物組項目中，一個關鍵的挑戰是模擬地球上的微生物，海洋噴洒的結果提供了一種全新的、意想不到的傳播機制，將不得不考慮到對地球微生物生物圈的全面了解。

研究人員在34天的時間裡，通過建立浮游植物的花朵來進行實驗。在斯克里普斯海洋學實驗室的水力學實驗室里做了這個實驗。幾天後，被科學家稱為中腦的複製海洋開始向空氣中的細菌類群釋放，如放線菌和棒狀桿菌。在空氣中所含的病毒與細菌相對較少，但是在空氣中檢測到的菌株，如皰疹病毒，有類似的水排斥表面，使它們能夠從海洋轉移到大氣中。在加州大學聖地亞哥分校的研究小組現在開始研究海洋微生物對人類健康的潛在影響。人們對健康的影響知之甚少——無論是好還是壞，吸入的海洋空氣都富含微生物和其他生物材料。

研究人員報告稱，在軍團菌和大腸桿菌等海水中發現的菌株並不常見，他們說這可能是某些沿海水域受到污染的證據。在污染徑流中產生的病原體的知識，可以幫助提高對居住在海岸附近居民的人類暴露途徑的了解。沒有人預料到，這可能是一種特殊細菌和病毒的進化策略，讓它們進入海洋。下一個挑戰是弄清楚他們為什麼要這麼做，對我們的健康，甚至是地球的氣候來說，這是好事還是壞事。這項研究發表在《自然通訊》期刊上，該研究由CAICE支持，該研究由Prather領導，並於2013年被確定為NSF化學創新中心。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：Nature Communications｜來自：加州大學聖地亞哥分校

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