Las partículas saharianas que enrojecen el cielo canario transportan bacterias, virus, hongos y arqueas biológicamente activos. Investigadores en todo el mundo, también en Tenerife, estudian este gran cinturón aéreo que fertiliza el planeta y que puede afectar a la salud humana.
Hace dos años que la investigadora Cristina González Martín, de la Universidad de La Laguna, toma muestras de polvo cerca del volcán Teide, a 2.400 metros de altura en Tenerife, para estudiar qué microorganismos viajan como polizones pegados a las partículas. También hace lo mismo en la ciudad de La Laguna, a unos 600 metros de altitud. Su objetivo es averiguar si parte de estos microbios que sobrevuelan el espacio aéreo isleño hacen parada en la isla.
Es el punto de partida para analizar su posible efecto sobre la salud humana, por ejemplo, dispersando genes de resistencia a antibióticos. Hay evidencias del transporte aéreo de estos genes, así como de patógenos —sobre todo hongos que atacan a plantas— en otros puntos del planeta. En Sierra Nevada y Pirineos, en concreto, se han encontrado microorganismos aerotransportados potencialmente perjudiciales para plantas, animales y humanos.
González recuerda que en Canarias está bien documentada la relación entre la llegada de polvo sahariano y una mayor incidencia de asma y alergias. Pero esto se ha atribuido tradicionalmente al efecto físico de las paŕtículas inhaladas, nunca hasta ahora se ha estudiado si con ellas llegan patógenos.
En realidad, la toma de conciencia de la importancia biológica del polvo atmosférico es relativamente reciente. En los últimos años se ha descubierto que en la atmósfera hay millones y millones de bacterias, virus, hongos y arqueas. Toda una comunidad microbiana, un microbioma de la troposfera, que es desconocida en más de un 99 %. Algunos lo describen como un genoma global que envuelve a la Tierra.
Uno de los pioneros de su estudio es Dale Griffin, microbiólogo del U.S. Geological Survey y director de tesis de Cristina González. “Cuando empezamos a estudiar la dispersión aérea de microorganismos, hace unos veinte años, había mucho escepticismo”, dice a SINC Griffin. La troposfera se consideraba un ambiente prácticamente esterilizado por la radiación ultravioleta.
“Ahora sabemos que hay grandes nubes con polvo del desierto que alberga microorganismos muy diversos, que sobreviven y se desplazan a distancias muy grandes”, añade Griffin. “Pero nos queda mucho por aprender”.
Imagen de Canarias el 23 de febrero de 2020 en la web https://worldview.earthdata.nasa.gov y difundida en Twitter por el periodista Javier Salas.
Los desiertos emiten cada año 5.000 millones de toneladas de polvo, diminutos granos —de entre media y varias milésimas de milímetro— que forman auténticas autopistas aéreas de partículas en torno al planeta. Las imágenes de satélite las muestran procedentes sobre todo del Sahara, pero no solo. Un millón de toneladas llegan cada año a Japón desde el Gobi y el Taklamakan.
A los granos se adhieren los microorganismos, un ‘aeroplancton’ enormemente abundante y diverso. En un gramo de polvo aerotransportado hay unas 10.000 bacterias.
En su inmensa mayoría son seres que no se sabe cómo cultivar en el laboratorio, así que su diversidad solo ha podido salir a la luz mediante marcadores genéticos.
“Los marcadores nos dicen que tenemos miles de entes distintos, pero en realidad no sabemos quiénes son ni qué hacen”, explica a SINC Emilio Casamayor, director del Centro de Estudios Avanzados de Blanes, del CSIC.
El polvo y sus inquilinos viajan miles de kilómetros y después caen, en seco o con la lluvia o nieve. Del Sahel a los Pirineos pueden tardar tres días; en cruzar el Atlántico, una semana. Los más pesados caen antes; los virus, en los granos más pequeños, llegan más lejos. Lo que ocurre en el lugar donde aterrizan apenas empieza a investigarse ahora.
Parte de su impacto se debe a la química de las partículas. Por ejemplo, la selva amazónica no lo sería sin el aporte constante de polvo sahariano, con fósforo y otros minerales que fertilizan un suelo pobre, constantemente lavado con las lluvias tropicales.
Pero en el polvo también hay contaminantes como retardantes de llama o disruptores endocrinos. Es posible detectarlos en el observatorio de alta montaña LTER del Cambio Global en el Parque Nacional de Aigüestortes, en Pirineos, “un lugar potencialmente prístino donde estos compuestos solo pueden llegar del cielo”, dice Casamayor.
Estación de toma de muestras de la Red Española de Investigación Ecológica a Largo Plazo (LTER).
En ese observatorio Casamayor ha llevado a cabo el estudio más prolongado en el tiempo sobre aeroplancton. Dos veces al mes durante siete años su grupo tomó muestras de lluvia y nieve.
Su análisis genético ha demostrado no solo que la mayoría de las secuencias halladas son muy similares a las descritas en otras partes del planeta, sino que los microorganismos que llegan cambian en función de las estaciones. Este dato hace pensar en un sistema organizado, cíclico, con una función ecológica determinada.
Otro punto de estudio de aeroplancton está en Sierra Nevada, a unos 2.500 metros de altitud —a esa altura se interceptan las polvorientas autopistas de la troposfera, y se sabe que el polvo llega de otros continentes—. Isabel Reche, de la Universidad de Granada, desveló hace poco más de un año que en un metro cuadrado de Sierra Nevada se depositan cada día “más de 800 millones de virus”.
Se trata del primer trabajo “que cuantifica la magnitud de la dispersión de los virus por la troposfera”, señala Reche, y además explica “el enigmático hallazgo”, hace 20 años, de virus genéticamente similares “en ambientes muy diferentes y distantes”.
Tanto parecido no cuadra porque la diversidad genética de los virus es alta incluso dentro de la misma población. Ahora parece claro que los virus pueden viajar muy lejos, muy rápido y no necesariamente en avión.
Casamayor asegura que “no es un fenómeno alarmante” desde el punto de vista de la salud humana pero admite que “es un toque de atención para levantar la cabeza y mirar también hacia arriba”. Entre los patógenos potenciales hallados los hay relacionados con alergias y enfermedades respiratorias.
“Es común encontrar patógenos, lo que determina los brotes es en qué número se encuentran [bajo, en este caso], y si las condiciones ambientales y el sistema inmunitario del huésped favorecen su crecimiento. Además no hemos comprobado si la variante es virulenta, lo que mostramos es la potencialidad del fenómeno”.
Griffin, por su parte, no duda de que “enfermedades causadas por bacterias, hongos, virus o protozoos pueden transmitirse por tormentas de polvo”, dice a SINC. “Hemos identificado numerosos patógenos de plantas o animales. En Taiwán se ha identificado el virus de la gripe en la atmósfera cuando llegaba a la región polvo desde China”.
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Otra posibilidad es que lleguen microorganismos portadores de genes potencialmente perjudiciales. Es importante, porque los habitantes del mundo microbiano se pasan genes unos a otros fácilmente. Este tráfico genético permitiría, por ejemplo, que genes de resistencia a antibióticos “se incorporaran a patógenos locales”, escribe en un trabajo de 2016 Yinon Mazar, del Instituto Weizmann de Israel.
Ese escenario es para Mazar “especialmente preocupante”, porque crearía superbacterias inmunes a los tratamientos. Este investigador es de los pocos que han encontrado genes de resistencia a antibióticos en polvo aerotransportado.
Casamayor, Griffin y González también los buscan en sus muestras.
Entre las preguntas que quedan por responder está la de cómo logran los microorganismos sobrevivir en la atmósfera. Se sabe que parte de ellos usan los granos de polvo como escudo antirradiación UV y hacen el viaje latentes, sin reproducirse en la atmósfera pero capaces de reproducirse masivamente si aterrizan en el sitio adecuado.
Otros, los menos, mantienen su actividad metabólica durante el viaje y se reproducen en el aire; seguramente participan en reacciones químicas que se producen naturalmente en la atmósfera. Entender todo esto puede ser relevante también a la hora de buscar vida en otros planetas.
Lo cierto es que investigar el microbioma de la troposfera se ha convertido en un área en auge, alimentada por los datos de satélite y por la genómica. También, por su relación con el patrón global de precipitaciones. Porque todo apunta a que el cambio climático está alterando un proceso ecológicamente clave para la Tierra, antes incluso de que se entienda su funcionamiento.
El microbioma de la troposfera podría cumplir una función ecológica relacionada con el mantenimiento de los ecosistemas: funcionaría como una red global de recursos genéticos que entran en juego en función del ambiente en cada región. “Una especie de genoma global funcional interconectado”, explica Emilio Casamayor, “que permite a la vida microbiana responder rápidamente a los cambios ambientales”. Si un cambio brusco acaba con los microorganismos de un determinado lugar, otros caídos del cielo que se podrían aprovechar las nuevas condiciones.
Isabel Reche usa en un trabajo reciente el concepto ‘banco de genes’: “La dispersión de virus y bacterias a grandes distancias puede contribuir a aumentar su distribución en estado durmiente o inactivo pero con capacidad de activarse rápidamente.(...) Un influjo importante de virus y bacterias desde la atmósfera puede tener efectos sobre los ecosistemas receptores (...), aportando funciones biológicas que debería permitir a los ecosistemas adaptarse rápidamente a los cambios ambientales”.
No es un fenómeno del todo nuevo para la ciencia. A mediados del siglo XIX Darwin se interesó por el polvo africano con microorganismos recogido en barcos ya muy lejos del continente. Un siglo después, el polifacético aviador Charles A. Lindberg tomó muestras de aire ártico en las que se hallaron microalgas y esporas, y alertó en The Scientific Monthly de la necesidad de investigar más al respecto.
Pero solo en la última década se ha empezado a apreciar lo abundante y diverso que es la comunidad microbiana en la troposfera, el ‘aeroplancton’.
La liberación de dióxido de carbono a la atmósfera alcanzará un récord histórico en 2024, reflejando el avance insuficiente en la reducción del uso de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo. Según el informe Global Carbon Budget, el riesgo de superar el límite de 1,5 ºC en la temperatura global aumenta, mientras los sumideros naturales siguen bajo presión.
Investigadores del Instituto Geológico Minero del CSIC explican que, en eventos extremos como la DANA del pasado 29 de octubre, los materiales que arrastra la corriente aumentan los daños causados por las inundaciones.
