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Una buena lluvia puede tener un efecto limpiador en la tierra, pero bajo las condiciones adecuadas, la lluvia también puede ser un medio para propagar bacterias, según un estudio publicado en Nature Communications.
Utilizando imágenes de alta resolución, investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT (Instituto de Tecnología de Massachussetts) observaron el efecto de las gotas de lluvia que caían sobre el suelo seco cargado de bacterias. Cuando caen a velocidades que imitan a las de una lluvia ligera, a temperaturas similares a las de las regiones tropicales, las gotas liberan un rocío de niebla, o aerosoles, con cada aerosol transportando hasta varios miles de bacterias del suelo.
Los científicos vieron que las bacterias permanecieron vivas más de una hora después. Si estas bacterias transportadas por el aire se colocaban más lejos por el viento, podrían viajar una buena distancia antes de establecerse de nuevo en el suelo para colonizar una nueva ubicación, explica uno de los autores del trabajo, Cullen Buie, profesor asociado y catedrático del Departamento de Mecánica Ingenieria.
"Imagínese que tiene una planta infectada con un patógeno en una zona determinada, y que el agente patógeno se extiende al suelo local, describe Buie en un comunicado. Ahora, hemos encontrado que la lluvia podría dispersarlo aún más. Las gotas artificiales de los sistemas rociadores también podrían conducir a este tipo de dispersión, por lo que este estudio tiene implicaciones sobre cómo se puede contener un patógeno".
Además, el equipo, formado también por los coautores de Buie el postdoctor Zhifei Ge y el expostdoctor y autor principal Youngsoo Joung, calculó que la precipitación alrededor del mundo puede ser responsable de entre el 1 y el 25% de la cantidad total de bacterias emitidas desde la tierra.
En 2015, Buie y sus colegas identificaron un mecanismo por el cual la lluvia produce aerosoles: a medida que una gotita cae en contacto con el suelo, atrapa pequeñas burbujas de aire a la superficie del suelo, que se elevan y estallan a través de la gotita, creando un spray de muchas pequeñas gotitas de agua o aerosoles. En ese momento, el equipo propuso que este mecanismo pudiera explicar los orígenes de "petricor", el característico olor a tierra que a menudo sigue a una tormenta de lluvia.
Poco después de que el equipo publicara sus resultados, un grupo de científicos británicos contactó con Buie para ver si este mismo mecanismo de lluvia puede ayudar a propagar bacterias, en particular Burkholderia pseudomallei, una bacteria que vive en el suelo, que se sabe que causa infecciones pulmonares en humanos conocidas como meliodosis.
"Han notado un aumento cualitativo en el número de infecciones de esta enfermedad después de la lluvia, y se había especulado con que esta bacteria en el suelo en particular se dispersa en el aire después de la lluvia", dice Buie. La investigación del equipo despertó la curiosidad de Buie en cuanto a si la lluvia podría ayudar a propagar las bacterias en general. "Ésa fue una de las motivaciones iniciales para probar algunos de estos experimentos, para ver si las bacterias en general podrían estar dispersas y permanecer vivas durante el proceso", apunta.
A TEMPERATURAS TROPICALES, EN ARCILLA ARENOSA Y A LA "VELOCIDAD JUSTA"
En el laboratorio, el equipo examinó el efecto de la lluvia sobre tres especies no patógenas de bacterias del suelo, que infundieron en seis tipos de suelo seco, incluyendo arcilla, arcilla arenosa y arena. Los investigadores simularon la lluvia dispensando gotas individuales de agua desde varias alturas, a través del agujero de un pequeño disco que se colocó justo encima de una muestra de suelo para capturar cualquier aerosol que estallara desde la superficie.
Variaron la temperatura superficial del suelo, así como la altura a la que se liberó una gotita, para acelerar o ralentizar la velocidad de impacto de una gotita, simulando así ciertas intensidades de lluvia. Encontraron que las gotitas produjeron el mayor número de aerosoles en suelos con temperaturas de alrededor de 29 grados Celsius, similar a los suelos presentes en regiones tropicales.
Las gotitas también producían más aerosoles cuando se dispensaban en suelos de arcilla arenosa; ya que tendían a absorber las gotitas completamente antes de que se formaran burbujas o aerosoles. Los investigadores también observaron mayores recuentos de aerosoles cuando las gotas cayeron a velocidades entre 1.4 y 1.7 metros por segundo, aproximadamente la intensidad de una lluvia ligera.
"Con esta velocidad justa, el agua entra en el suelo sin salpicaduras, pero lo suficientemente rápido como para atrapar aire, explica Buie. Ese aire atrapado se libera a medida que las burbujas estallan, liberando los aerosoles. Encontramos la relación entre la distribución del tamaño del aerosol y el número de burbujas que estallan".
El equipo recogió los aerosoles que rociaron sobre el disco pequeño,y los transfirió a platos de cultivo para contar el número de bacterias en cada aerosol, detectando que el número de bacterias varió de cero a varios miles de una sola gota de lluvia, dependiendo del tipo de suelo, la densidad de bacterias dentro de un suelo dado, la temperatura del suelo y la velocidad de impacto de la gota de lluvia.
Dando un paso más, estos expertos identificaron tres parámetros principales necesarios para estimar el número total de bacterias u otras partículas que puede ser dispersadas por una sola gota de lluvia golpeando una superficie porosa: la densidad de bacterias y burbujas de aire en una superficie dada y un parámetro al que llaman eficiencia de aerosolización, la relación del número de bacterias en una superficie al número de bacterias que finalmente se dispersan desde esa superficie.
Los investigadores estimaron que el número total de bacterias dispersadas por las gotas de lluvia puede oscilar entre 10 mil billones y 800 mil billones de células por año. Como resultado, la precipitación global puede contribuir a liberar del 1.6 al 25% de la cantidad total de bacterias de la tierra.
"Se requiere más investigación para acotar el rango de emisión global de bacterias por la lluvia, pero la generación de aerosoles por la lluvia podría ser un importante mecanismo de transferencia de bacterias en el medio ambiente, destaca Joung. El trabajo futuro sobre estos hallazgos podría proporcionar nuevas pistas para rastrear las bacterias transmitidas por el suelo responsables de infecciones en humanos, animales y plantas, así como los impactos climáticos debidos a la formación de nubes y a la nucleación de hielo".
jpe
