私たちの土壌は、都市の真ん中であっても、あらゆる種類の細菌にとってまさに遊び場です。ニューヨークのセントラルパークの土壌サンプルから、研究者らは最近、120,000 種以上の異なる微生物を発見しましたが、その大部分はまだまったく知られていませんでした。しかし明らかなことは、多くの土壌細菌が自然の栄養循環に不可欠であるということです。有機物を分解し、肥沃な腐植を生成し、土壌が大気中に放出する二酸化炭素、メタン、その他のガスの量を決定するのは彼らだけです。しかし、土壌細菌は医学や農業にも関連しています。「植物が病原体に感染し、その病原体が土壌に侵入すると想像してみてください。」と筆頭著者でケンブリッジのマサチューセッツ工科大学 (MIT) のカレン・ブイエ氏は言います。土壌中に分布するこれらの細菌は、近くおよび遠くの環境にある他の植物に感染する可能性があります。人間に関連する病原体も、土壌中の細菌との接触を通じて耐性遺伝子を獲得する可能性があり、抗生物質の効果に致命的な結果をもたらします。
しかし、これまでのところほとんど謎のままであることが1つある。「多くの土壌ベースの細菌が水環境に依存しているという事実を考えると、それらがどのようにして空気中を介してこれほど広範囲かつ迅速に拡散することができるのかを説明するのは依然として難しい」とブイエ氏と彼の研究者は言う。同僚 。微生物は粉塵とともに海を越えて運ばれることが知られていますが、多くの場合、到着時点では生存できていません。この問題を調査するために、研究者らは現在、粘土質の土壌や砂など、さまざまな種類の土壌で実験を実施している。研究のために、研究者らはこれらの土壌サンプルに 3 つの一般的な土壌細菌、コリネバクテリウム グルタミカム、枯草菌、シュードモナス シリンガエを接種しました。次に、人工的に作成した雨滴をこれらの表面に飛散させました。科学者らは、水滴が地面に落ちて破裂し、小さな飛沫となって再び飛び上がるときに、土壌粒子や土壌バクテリアを吸収しているのではないかと考えている。科学者たちはガラス板を使用してこれらの飛沫を見つけ、実際のエアロゾル（より長く持続する浮遊粒子）が生成されるかどうかもテストします。
最初は泡、次にエアロゾル
その結果、雨は飛沫や小さな水滴を生み出し、衝突点からそれほど遠くないところで地面に落ちるだけでなく、かなり小さな浮遊エアロゾルも形成されます。 「水滴が地面に落ちると、最初は小さな泡が内部に形成されます」とブイエ氏らは説明する。 「これらが液滴表面で破裂すると、小さな液滴が形成されます。」研究者らが観察したように、このようにして、単一の雨滴が数百のエアロゾル液滴を生成する可能性があります。しかし、彼らの分析によると、これらのエアロゾルには水だけでなく、土壌から吸収された土壌バクテリアも含まれており、これらはこれらの小さな液滴の中で1時間以上生存し続けた。 「細菌がエアロゾルとともに空気中に入ると、風によって急速かつ広範囲に広がる可能性があります」とブイエ氏らは説明する。したがって、このメカニズムは、特定の微生物がなぜこれほど急速に蔓延するのかを説明できる可能性があります。
この実験では、どれだけの土壌微生物が降水によって空気中に侵入できるかも明らかになりました。1 つの雨滴が、土壌サンプルに含まれる全微生物の約 0.01 パーセントをエアロゾルとして空気中に飛び散らせます。科学者らの報告によると、土壌が暖かく乾燥するとエアロゾルと微生物の数が増加した。さらに、砂は水滴をよりよく吸収し、水滴が飛び散るのを防ぐため、粘土質の土壌は砂質の土壌よりも微生物のより良いキャリアでした。 0.01% というと大した数字ではないように思えますが、これを世界中のすべての土壌に当てはめると、かなりの量になります。「毎年、12 ～ 850 兆個の細菌細胞が世界中で大気中に放出されていると推定されています」と報告書は述べています。研究者たち。 「そして、これにはウイルス、真菌の胞子、真核原生動物などの他の種類の微生物は考慮されていません。」彼らの研究は、土壌細菌がどのようにして驚くほど早く、そして大量に数キロメートルにわたって輸送されるのかを説明しているだけではありません。新しい発見は医学、農業、微生物学にも関連しています。
水滴のエアロゾル生成 (ビデオ: Nature Communications)
