Tatt i betraktning den rådende vinden, regnet David J. Smith med at luftprøvene samlet på en sovende vulkan i Oregon ville være fulle av DNA-signaturer fra døde mikroorganismer fra Asia og Stillehavet. Han forventet ikke at noe kunne overleve reisen gjennom den harde øvre atmosfæren til forskningsstasjonen ved Mount Bachelor Observatory, i en høyde av 9000 fot.
Relatert innhold
- 11 grunner til å elske bakterier, sopp og sporer
- Forskere finner livet i Antarktisens blodrøde fall
"Jeg trodde at vi i utgangspunktet ikke skulle samle inn annet enn død biomasse, " sier Smith, forsker ved NASAs Ames Research Center.
Men da teamet hans kom til laboratoriet med prøvene, hentet fra to store støvplommer våren 2011, oppdaget de en blomstrende haug med heisere. Mer enn 27 prosent av bakterieprøvene og mer enn 47 prosent av soppprøvene var fremdeles i live.
Til syvende og sist oppdaget teamet cirka 2.100 arter av mikrober, inkludert en type Archea som bare tidligere hadde blitt isolert utenfor kysten av Japan. "I mitt sinn var det røykepistolen, " sier Smith. Asia hadde, som han liker å si, nyset av Nord-Amerika.
Det er funnet mikrober i himmelen siden Darwin samlet vindsvint støv ombord på HMS Beagle 1 000 mil vest for Afrika på 1830-tallet. Men teknologier for DNA-analyse, samling i høy høyde og atmosfærisk modellering gir forskere et nytt blikk på overfylt liv høyt over jorden. Ny forskning antyder for eksempel at mikrober er skjulte aktører i atmosfæren, skaper skyer, forårsaker regn, sprer sykdommer mellom kontinenter og kanskje endrer klima.
"Jeg ser på atmosfæren som en motorvei, i den mest bokstavelige forstand av begrepet, " sier Smith. "Det muliggjør utveksling av mikroorganismer mellom økosystemer tusenvis av kilometer fra hverandre, og for meg er det en dypere økologisk konsekvens at vi fremdeles ikke har pakket hodene våre fullt ut."
Luftbårne mikrober har potensielt store innvirkninger på planeten vår. Noen forskere tilskriver et utbrudd i munn og munn fra 2001 i Storbritannia til en gigantisk storm i Nord-Afrika som bar støv og muligens sporer av dyresykdommen tusenvis av kilometer nord bare en uke før de første rapporterte tilfellene.
Bluetongue-virus, som infiserer husdyr og ville dyr, var en gang bare til stede i Afrika. Men den finnes nå i Storbritannia, sannsynligvis resultatet av den rådende vinden.
Forskere som undersøker nedgangen av korallrev i nesten uberørte strekninger i Karibia, peker på støv og medfølgende mikrober, rørte seg opp under afrikanske støvstormer og ble ført vestover, som den skyldige. En spesiell sopp som dreper sjøfansere ankom først i 1983, sier forskere, da en tørke i Sahara skapte støvskyer som fløt over Atlanterhavet.
I vest-Texas samlet forskere fra Texas Tech University luftprøver motvind og motvind av ti storfe. Antibiotikaresistente mikrober var 4000 prosent mer utbredt i medvindvindene. Philip Smith, førsteamanuensis i terrestrisk økotoksikologi, og Greg Mayer, førsteamanuensis i molekylær toksikologi, sa at arbeidet legger grunnlaget for videre forskning.
De har fullført en studie av levedyktighet som skal frigis tidlig i 2016 og ønsker å se på spørsmålene om hvor langt partiklene beveger seg og om resistens kan overføres til naturlige bakterier. Antibiotika, konstaterte Mayer, eksisterte i naturen lenge før mennesker lånte dem. Men hva skjer når de er konsentrert på steder, eller spredt på vinden?
Det som er klart, er at det er langt mer levedyktige mikrober på langt mer ugjestmilde steder enn forskere forventet.
Forskere fra Georgia Institute of Technology, støttet av et forskningsstipend fra NASA, undersøkte luftprøver samlet inn av et fly som flyr under orkaner mil over jorden. De fant ut at levende celler sto for omtrent 20 prosent av de stormkastede mikrobene.
"Vi forventet ikke å finne så mange intakte og levende bakterieceller på 10.000 meter, " sier Kostas Konstantinidis, mikrobiolog ved Georgia Institute of Technology.
Konstantinidis og teamet hans er spesielt interessert i hvordan mikrober bidrar til sky dannelse og nedbør. Kjerner i bakterier i luften setter i gang kondens. Noen forskere tror nå mikrober kan spille en viktig rolle i meteorologien. "De har et stort potensial for å påvirke sky dannelse og klima, " legger Konstantinidis til.
I mellomtiden er Smith fascinert av hvordan mikrober overlever eller kanskje reparerer seg etter dagelange reiser i den harde strålingen i den øvre atmosfæren. Et NASA-prosjekt, EMIST (Exposure Microorganisms in the Stratosphere), spisset av Smith, har to ganger fraktet sporedannende bakterier til 125.000 fot over New Mexico-ørkenen på en ballong for å undersøke deres overlevelse.
For NASA er arbeidet relatert til planetarisk beskyttelse. Hvis et romskip forurenset med jordbakterier når Mars - som har forhold som tilsvarer jordas stratosfære - og bakteriene overlever, kan det komplisere vårt søk etter bevis på liv på Mars eller til og med drepe naturlige mikrober, hvis de finnes.
Men det har også langt større muligheter. I likhet med tidligere forskere som utforsket regnskogen og lette etter undringsmedisiner, kan forskere en dag finne midler i de små innbyggerne i atmosfæren. Kanskje atmosfæriske bakterier kan tilby oss den ultimate solkremen og beskyttelse mot stråling.
"Det er ekstraordinært at en organisme som kan overleve et så tøft miljø i mange tilfeller er en enkelt celle, " sier Smith, "hvordan gjør de det de gjør?"
En vitenskapelig ballong holder NASAs Eksponerende mikroorganismer i stratosfæren (E-MIST) -eksperimentet like før lansering 24. august 2014. Eksperimentet utsatte jordbakterier for den øvre atmosfæren for å lære om de kunne overleve de tøffe forholdene. (NASA)
