Aerobiología. Vida invisible en la atmósfera

Por Consuelo Doddoli, Ciencia UNAM-DGDC

Nuestro planeta está envuelto con una capa de gases a la que se le conoce como atmósfera. Está compuesta principalmente de nitrógeno y oxígeno.

En comparación con el diámetro de la Tierra, aproximadamente 12,000 km, la atmósfera es muy delgada, la mayoría del gas (99%) está concentrado en los primeros 30 kilómetros más cercanos a la superficie. Esto sucede debido a que la fuerza de gravedad retiene cerca de la superficie los gases que componen la atmósfera, de tal forma que la parte cercana al espacio exterior está prácticamente vacía.

En la atmósfera flotan virus, bacterias, esporas, polen, semillas e insectos sin alas, los cuales viajan grandes distancias gracias a las corrientes de viento que incluso pueden llevarlos de un continente a otro.

Se transportan sobre partículas de polvo, fragmentos de hojas secas, piel, fibras de la ropa, en gotas de agua o de saliva expulsada al toser, estornudar o hablar. Sin embargo, la atmósfera no se considera el hábitat de estos microorganismos ya que raramente se pueden reproducir allí.

Pero estas partículas biológicas siempre están presentes en esa parte de la Tierra, aunque el tipo, concentración y viabilidad puede cambiar de acuerdo con las condiciones del tiempo, las estaciones del año y su ubicación geográfica.

Se pueden encontrar cerca del suelo o a grandes alturas; sin embargo, su localización más allá de la primera capa atmosférica, conocida como troposfera, no se ha determinado con precisión.

Su presencia en la atmósfera tiene una gran importancia desde el punto de vista ecológico por el grado de dispersión que pueden alcanzar.

El papel de la Aerobiología

Alrededor de los años 30 del siglo pasado surgió una nueva disciplina: la aerobiología, que se encarga del estudio del aerotransporte pasivo de organismos suspendidos en la atmósfera. Se encarga de  averiguar cómo, por qué y cuándo llegan las partículas biológicas a la atmósfera.

Asimismo, estudia las vías de dispersión y el impacto que producen en el medio, desde su liberación hasta su deposición. Para esto, es necesario conjuntar el conocimiento de microbiólogos, meteorólogos y físicos y químicos, entre otros.

Las investigaciones iniciaron desde el punto de vista epidemiológico para identificar patógenos del ser humano, animales y plantas. En fechas recientes, se han extendido a las zonas agrícolas para conocer qué tipo de organismos, partículas y aerosoles flotan en esos ambientes.

En zonas urbanas se han registrado partículas asociadas con la actividad vehicular e industrial, y el crecimiento poblacional, lo que ha dado lugar a un campo de estudio específico, afirma la doctora Irma Rosas, investigadora del Instituto de Ciencias de la Atmósfera y Cambio Climático de la UNAM.

La doctora Rosas afirma que la mayoría de las bacterias que habitan en la atmósfera proviene de fuentes naturales como la vegetación, el suelo y los cuerpos de agua y, en menor medida, de las actividades humanas. Su supervivencia y distribución está condicionada por factores biológicos, meteorológicos (viento, radiación solar, temperatura, humedad relativa) y por la química atmosférica.

La presencia de microorganismos en la atmósfera se ha determinado mediante técnicas de cultivo en los cuales se han reproducido virus y bacterias; sin embargo, los investigadores piensan que tal vez se trate de una pequeña población y que la mayoría de microorganismos atmosféricos podrían no ser viables para los medios de cultivo.

Los habitantes de la tropósfera

La tropósfera o atmósfera baja —comprende los primeros diez kilómetros —, es la capa atmosférica con la que más interactuamos. Esta cercanía a los ecosistemas acuáticos y terrestres provoca que diversas partículas biológicas se distribuyan vertical u horizontalmente dependiendo de la energía disponible (viento, corrientes de convección, remolinos locales). Algunas esporas de hongos y bacterias han sido detectadas entre los 48 y 77 km de altura.

Los microorganismos que se dispersan en el aire tienen importancia biológica y económica, ya que algunas enfermedades de las plantas, seres humanos y animales son causadas por hongos, virus o bacterias que viajan por el aire, incluso algunos pueden provocar brotes epidémicos.

También pueden contaminar y alterar los alimentos y materiales orgánicos (cuero, textiles, papel).

Los desechos metabólicos de estos microorganismos son fuente de amoníaco, óxido nítrico, sulfhídrico y anhídrido carbónico. Aunque las cantidades emitidas son muy mínimas con respecto a las de la actividad humana o industrial, sí pueden contribuir al deterioro algunos ambientes y materiales como pinturas y afectar los monumentos o corrosión de metales, asegura la investigadora en aerobiología.

El número de microorganismos en el aire en diferentes regiones dependerá de la actividad principal (industrial o agrícola), el polvo y la diversidad biológica. Su número es mayor en las zonas pobladas y después en el mar, cerca de las costas.

En las zonas desérticas sólo flotan las partículas y microorganismos que arrastran los vientos desde las zonas habitables cercanas; en los casquetes polares no se ha logrado identificar alguno conocido. En espacios con clima seco, el aire contiene numerosos microorganismos, pero estos descienden después de la lluvia que los remueve

El tipo de ellos varía dependiendo de la estación del año. Los hongos son más abundantes en verano, mientras que las bacterias son más comunes en primavera y otoño debido a la temperatura, la humedad relativa o la exposición a la luz solar, asegura la coordinadora del Laboratorio de Aerobiología en la UNAM.

Enfermedades transmitidas por el aire

Un número importante de enfermedades humanas y de los animales se transmiten por el aire, principalmente las del tracto respiratorio. Estas son las más frecuentes y uno de los principales motivos de ausencia laboral y escolar.

Y es que las personas a lo largo de nuestra vida respiramos millones de metros cúbicos de aire que contienen microorganismos. Se calcula que al día inhalamos unos diez mil, pero el ser humano cuenta con mecanismos muy eficientes de defensa que evitan que invadan su sistema respiratorio. Estas enfermedades son más frecuentes durante otoño e invierno. Al contagio contribuye que en esas épocas las personas se reúnen en lugares cerrados.

Los microorganismos provienen de las secreciones de la nariz y la garganta, los cuales son expulsados envueltos en gotas cuando estornudamos y platicamos, dichas gotas pueden alcanzar una velocidad de 300 km/h. Una persona puede expulsar alrededor de 500 partículas en la tos y 1800 a 20000 en un estornudo, de las cuales la mitad son menores a 10 micras.

El tamaño de las partículas es importante ya que las menores penetran más en el sistema respiratorio y las más grandes tienen mayor supervivencia. La mayoría de los virus y bacterias que causan infecciones respiratorias viajan en gotas de alrededor de 20 micras. Sin embargo, las bacterias causantes de la tuberculosis y el ántrax, así como los virus causantes de la influenza y de las paperas pueden sobrevivir en gotas de tres micras.

En algunos casos, la transmisión de enfermedades por vía aérea no proviene de microorganismos que salen de las vías respiratorias del ser humano. La fuente puede ser heces desecadas, plumas de aves, lana y piel, entre otros. Uno de los casos especiales es la bacteria que causa la neumonía, ésta se encuentra en el agua y se transmite por aerosoles.

Mención aparte merecen las enfermedades micóticas. Ciertos hongos son responsables de enfermedades pulmonares, desde donde pueden invadir otros tejidos. Por otro lado, las esporas de varios mohos causan reacciones de hipersensibilidad y producir alergias entre otros muchos padecimientos, advierte la doctora Rosas.