Редкая грибковая инфекция распространяется по западу США. Чуть более чем за два десятилетия число случаев этого заболевания в Аризоне и Калифорнии увеличилось более чем в шесть раз. Болезнь под названием Долинная лихорадка, может вызывать кашель, лихорадку, боль в груди и даже смерть. В то же время грибок, вызывающий это заболевание можно найти по всей Калифорнии.
При этом в зоне особого риска находятся пожарные, ведь именно лесные пожары поднимают в воздух почволюбивый грибок, откуда он попадает в легкие.
Повышение температуры и усиление засухи привели к продолжительным и интенсивным сезонам лесных пожаров на Западе Америки. При этом сам по себе дым от лесных пожаров может вызвать у людей всё от болезней сердца и легких до экземы. Исследование, проведенное в 2018 году, показало, что только в Соединенных Штатах дым от лесных пожаров ежегодно становится причиной около 17000 преждевременных смертей, при этом к 2100 году это число может удвоиться.
Самые интенсивные пожары могут создавать свою собственную погоду. Некоторые из них порождают огненные смерчи, которые могут поднимать дым в стратосферу (на высоту от 14 до 64 километров над поверхностью Земли), откуда дым может путешествовать по всему миру также как и вулканический пепел, попадающий туда при извержениях.
Таким образом, если пожары могут поднимать грибок, вызывающий долинную лихорадку, то могут ли они сделать то же самое с другими микроорганизмами? Несколько лет назад Леда Кобзяр решила это выяснить. Работая пожарным экологом в Университете Айдахо, она начала собирать пробы микроорганизмов из дыма лесных пожаров. К 2018 году она запустила новое направление исследований, которое назвала «пироаэробиология». Результаты её работы показали, что многие микробы могут пережить испепеляющий жар огня, но насколько далеко дым от лесных пожаров может их перенести, пока неизвестно.
Кобзяр сейчас работает с другими учёными, чтобы узнать, насколько важен дым для широкого распространения болезнетворных микробов.
Невидимый, но вездесущий воздух может казаться чистым, но «сотни различных бактерий и грибков витают вокруг» даже в самом чистом воздухе, говорит Ной Фирер (микробиолог из Университета Колорадо в Боулдере). Ветры уносят бактерии и грибки с сельскохозяйственных полей, пустынь, озёр и океанов. Оказавшись в воздухе, эти микробы могут путешествовать по миру, при этом ветры выполняют роль своеобразного транспортёра. Фирер также отмечает, что лишь небольшая часть микроорганизмов, переносимых по воздуху, могут вызывать заболевания и аллергические реакции у людей. При этом некоторые из микробов, путешествующих таким автостопом, могут вызывать болезни у растений.
Для того, чтобы выяснить роль дыма в перемещении микробов, Кобзяр и её студенты из Университета Флориды в Гейнсвилле собрали пробы воздуха, которые были получены в результате запланированных лесных возгораний. Эти возгорания были устроены специально в рамках исследовательского проекта. Группа исследователей использовала трёхметровые шесты, на конце которых были закреплены чашки Петри. При этом собирались образцы как до, так и после возгорания, для того, чтобы на начальных стадиях исследования иметь представление о нормальном уровне содержания микробов воздухе. После того, как пробы были собраны, их доставили в лабораторию и хранили там на протяжении трёх суток, по истечении которых было установлено, что в «прокопчённых» чашках Петри обитало гораздо больше видов бактерий и грибков, чем в тех, которые подвергались воздействию «чистого» воздуха до возгорания. Это показало, что дымные аэрозоли, действительно, добавили некоторые виды микроорганизмов к тем, которые находились в воздухе до возгорания.
Фото: geneproof.com
В 2017 году Кобзяр переехала в Айдахо. Там её команда собрала образцы почвы в лесу университета, а за тем исследователи сожгли их в условиях лаборатории. И снова было обнаружено, что в дыму обитало множество выживших микробов, в том числе грибков, которые вскоре размножились в большие колонии. Команда Кобзяр также собрала пробы воздуха во время преднамеренных контролируемых возгораниях леса в других штатах, которые производились в рамках совместной исследовательской работы с Лесной службой США. При этом, ради безопасности своих учеников, Кобзяр заменила шесты с чашками Петри на специальные дроны, которые способны собирать образцы дыма, пролетая через него.
В штате Юта, Кобзяр со своей командой обнаружила более 100 различных грибков, которых не было в воздухе до пожара.
Сюда входят виды Aspergillus, которые могут вызывать лихорадку, кашель и боль в груди. Они также обнаружили плесень, которая может вызвать аллергию и астму. Исследование в штате Юта также показало, что эти микроорганизмы очень живучи. По результатам исследования около шестидесяти процентов бактериальных и грибковых клеток в образцах были живы — даже в дыму от высокотемпературных пожаров. Проведенные исследования впервые показали, что пожары поднимают живые бактерии и грибки на высоту не менее 120 метров над землей и обнаруживались почти в километре от линии фронта пожара. При этом, несмотря на полученные данные, остается много важных вопросов, ответы на которые могут появиться, если сбудется мечта Кобзяр и она получит возможность поработать с исследователями в «летающей лаборатории» NASA DC-8, которая исследует поверхность и атмосферу Земли.
Различные химические вещества, выделяемые при пожарах, отслеживаются в стратосфере от Арктики до южной части Тихого океана. Исследователи, использующие DC-8, берут
пробы высокогорного воздуха для выявления загрязняющих веществ и определения того, как они реагируют с другими молекулами в воздухе. При этом учёные используют компьютерное моделирование для прогнозирования перемещения химических веществ из дыма лесных пожаров по всему миру и нет причин, по которым подобные компьютерные модели нельзя было бы использовать для отслеживания движения микроорганизмов вместе с продуктами горения.
По словам Кобзяр, ей удалось бы сделать большой шаг вперед, если бы к её исследованиям подключилось больше учёных. К счастью, после публикации статьи, которая содержала результаты проведенных исследований и подытожила состояние пироаэробиологии в целом, к ней проявили интерес исследователи из разных областей, что вселяет надежду на дальнейшее развитие.