Ученые из Университета штата Аризона выяснили, что туман представляет собой не просто скопление мельчайших капель воды в атмосфере, а полноценную среду обитания для бактерий. Более того, эти микроорганизмы не только выживают внутри тумана, но и активно размножаются, одновременно участвуя в удалении некоторых загрязняющих веществ из воздуха.
Работу возглавила Пхи Тхыонг Тхыонг Као, которая на момент проведения исследования была аспиранткой университета. По ее словам, о микробном составе туманов известно крайне мало, несмотря на то что такие образования фактически являются облаками, находящимися у поверхности Земли.
Исследователи поставили перед собой две основные задачи: определить, какие бактерии присутствуют в тумане, и выяснить, остаются ли они биологически активными. Полученные данные показали, что туман нельзя рассматривать исключительно как атмосферное явление. Он также служит временной экосистемой, в которой микроорганизмы способны расти и делиться.
Туман состоит из крошечных капель воды, размер которых менее одной десятой толщины человеческого волоса. Эти капли настолько малы, что не выпадают на землю в виде осадков. Они формируются вокруг различных частиц, среди которых иногда оказываются живые микроорганизмы. Хотя бактерии содержатся менее чем в одном проценте капель, их общее количество остается значительным. Концентрация микроорганизмов в тумане сопоставима с их содержанием в морской воде. По оценкам ученых, всего в одном наперстке туманной воды может находиться около 10 миллионов бактерий.
Одной из главных трудностей при изучении тумана является постоянное перемешивание воздушных масс ветром. Чтобы избежать этой проблемы, исследователи сосредоточились на так называемом радиационном тумане, который образуется в спокойных условиях у поверхности земли при понижении температуры. Такой подход позволил более точно отслеживать изменения в составе микроорганизмов.
В ходе исследования ученые обнаружили, что в каплях тумана особенно широко представлены бактерии рода Methylobacterium. Анализ показал, что во время тумана количество этих микроорганизмов значительно выше, чем в сухом воздухе до его образования, что указывает на благоприятные условия для их существования именно в туманной среде.
Наблюдения под микроскопом подтвердили, что бактерии не находятся в состоянии покоя. Они увеличиваются в размерах и делятся, демонстрируя признаки активного роста. Кроме того, исследователи установили, что микроорганизмы используют в качестве источника питания формальдегид — простое углеродсодержащее соединение, которое считается загрязнителем воздуха.
Особое удивление вызвала скорость, с которой бактерии разрушали формальдегид. Оказалось, что они расщепляют это вещество значительно быстрее, чем способны использовать его для собственного роста. Ученые пришли к выводу, что поскольку формальдегид токсичен для самих микроорганизмов, они активно превращают его в углекислый газ, тем самым снижая опасность окружающей среды для собственного существования.
Авторы работы считают, что туман может играть более важную роль в природных экосистемах, чем предполагалось ранее. Он способен одновременно выступать временной водной средой для микроорганизмов и естественным фильтром, удаляющим часть вредных загрязнителей из атмосферы.
Полученные результаты имеют и практическое значение. В ряде регионов мира уже используются технологии сбора тумана для получения питьевой воды и орошения сельскохозяйственных культур. Новое исследование показывает, что такая вода может содержать больше бактерий, чем считалось ранее, поэтому ей может потребоваться дополнительная фильтрация перед использованием.
При этом исследователи подчеркивают, что риск для большинства людей остается минимальным. По их оценкам, определенная опасность может существовать лишь для людей с серьезно ослабленной иммунной системой. Однако для окончательной оценки потенциальных преимуществ и рисков использования воды, полученной из тумана, необходимы дополнительные исследования.
Соавтор работы Пьер Херкес отметил, что изучение биологической активности в облаках и туманах остается относительно новым направлением науки. По его словам, в ночное время многие химические процессы в атмосфере замедляются из-за отсутствия солнечного света, однако бактерии продолжают свою деятельность и могут оказывать заметное влияние на состояние окружающей среды.
Ученые также отмечают, что многие вопросы пока остаются без ответа. Исследование было посвящено только одному типу тумана, поэтому предстоит выяснить, какие микроорганизмы обитают в других разновидностях туманов, чем они питаются и какое влияние оказывают на качество воздуха в различных регионах мира.
Исследование в журнале mBio.