Fluxo de aerossolização, bio

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 809 (2023) Citar este artigo

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Pouco se sabe sobre a capacidade de propagação de Limnomonas gaiensis em lagos de água doce no Norte da Europa. Neste estudo, mostramos que a espécie poderia ser aerossolizada com sucesso a partir de fontes de água pelo estouro de bolhas (2-40 partículas.cm-3), independentemente de sua densidade na fonte de água ou da velocidade do jato usada para simular a quebra das ondas. A viabilidade da espécie foi impactada tanto pela turbulência da água quanto pela aerossolização. A taxa de sobrevivência das células emitidas foi baixa, específica da cepa e afetada de forma diferente pelos processos de destruição de bolhas. A entidade “microalgas e biontes” poderia produzir etanol e nuclear ativamente o gelo (principalmente ≤-18 ° C) mediando proteínas ativas de nucleação de gelo solúvel, impactando potencialmente a poluição atmosférica e a formação de nuvens. Além disso, as menores tensões poderiam lidar melhor com os estressores aplicados. A sobrevivência à exposição de curto prazo a temperaturas abaixo de -21 ° C e eventos de congelamento sugerem ainda que L. gaiensis poderia ser disperso no ar e contribuir para a sua deposição.

A microalga Limnomonas gaiensis habita lagos de água doce no norte da Europa. Este membro do filogrupo Chlamydomonas foi recentemente descrito morfológica e geneticamente1. A espécie foi isolada de sistemas hídricos não interligados no Norte da Europa1 e apresenta características chave para a dispersão de organismos e adaptação local, caracterizadas por um potencial de aclimatação a uma vasta gama de pH2. Entretanto, sua capacidade de disseminação não é conhecida.

Espécies de Chlamydomonas transportadas pelo ar foram relatadas em uma ampla variedade de localizações geográficas3, com dispersão bem-sucedida4,5,6, incluindo na espécie de neve C. nivalis7. Devido à distância e à ausência de conectividade hídrica entre os lagos onde L. gaiensis ocorre, levantamos a hipótese de que a dispersão aérea pode desempenhar um papel na sua propagação.

As microalgas aquáticas são aerossolizadas pela abrasão da superfície da água3, através da fricção do vento e da quebra das cristas das ondas, gerando gotas de espuma8, ou pelo estouro de bolhas, produzindo filme ou gotículas de jato. A aerossolização de microalgas tem sido relatada na terra e no oceano, com variações de acordo com a localização, condições de vento3,9, densidade de organismos na fonte de água e condições de crescimento10,11. Até o momento, menos de um punhado de fluxos de emissão estão disponíveis4,12,13,14 atingindo até 3 × 103 células.m-3 em microalgas e 4 × 105 células.m-3 em picomicroalgas (0,2–2 µm). Além disso, os processos que regem a aerossolização de microalgas ainda são pouco caracterizados.

A aerossolização de microalgas tem recebido atenção devido à sua capacidade de interagir com a atmosfera, adaptando-se morfologicamente para sobreviver às condições atmosféricas15, dispersando-se para novos ambientes e sendo fonte de riscos sanitários para o meio ambiente e para a sociedade3,9,16. A proliferação de microalgas transportadas pelo ar, como Chlamydomonas spp.16, pode levar a graves problemas ambientais e sanitários, tanto em ambientes internos16,17 quanto externos3,9,18. Além disso, alguns podem proliferar em lagos contaminados por cianobactérias tóxicas6, uma semelhança com L. gaiensis1.

As microalgas podem produzir compostos orgânicos voláteis (COVs) que são importantes para a química atmosférica . Eles também podem nuclear ativamente o gelo abaixo de -6 ° C, mediando a produção de compostos ativos de nucleação de gelo (INA) e abaixo de -23 ° C, através da produção de exsudatos de INA . Mais especificamente, certas Chlamydomonas sp. pode nuclear ativamente o gelo25 em temperaturas compreendidas entre -8 e -17 °C. Portanto, os VOCs de microalgas e as moléculas de INA produzidos podem ter um impacto potencial nos processos atmosféricos, como a formação de nuvens e sua própria deposição.

Não se espera que microalgas aerossolizadas permaneçam no ar por períodos prolongados devido ao seu tamanho tipicamente grande3. Por esta razão, o seu impacto no clima e na difusão do transporte aéreo mediado foi considerado insignificante. Surpreendentemente, algumas microalgas foram relatadas longe das suas fontes potenciais, mesmo em locais remotos como a Antártica3,26,27,28. Além disso, utilizando análise de trajetória reversa, estudos mostraram que o transporte longo e viável de microalgas era viável15,29,30,31. O longo transporte aéreo dá origem a diversas oportunidades de interações com a radiação solar e aumenta seu potencial para atuar como os chamados núcleos gigantes de condensação de nuvens (CCN), formando a semente para a formação de gotículas de nuvens líquidas. O papel das microalgas transportadas pelo ar como CCN gigante já foi sugerido28 mas até agora não é bem compreendido.

10 times higher in Exp5–7 than in Exp1–4 (Table 1). Captured cell numbers by impingers did not differ significantly between treatments (Kruskal–Wallis X2(1) = 0.017, p = 0.90), but between strains (Kruskal–Wallis X2(1) = 14.63, p < 0.001)./p>−8 °C with 2.1 × 10−6 INP.cell−1 and R86-47 at <−8 °C with 3.3 × 10−6 INP.cell−1. Strains from Lake Västra Ringsjön were active at lower subzero temperatures, i.e., VR66-10 at <−17 °C with 2.5 × 10−5 INP.cell−1 and VR66-07 at <−18 °C with 8.2 × 10−6 INP.cell−1. In R86-47 the IN activity remained low, between −8 and −17 °C ( ≤ 3.9 × 10−6 INP.cell−1), sometimes below the detection limit (<−12 °C) and started to increase again at <−17 °C ( ≤ 1.5 × 10−4 INP.cell−1). In all strains, half of the replicates were frozen (frozen fraction (FF) of 0.5) from −18 down to −21 °C (Fig. 5). At −21 °C, all replicates were frozen (FF = 1) in R86-45 (Fig. 5a). In the three other strains (Fig. 5b–d), FF reached 0.95 in VR66-10, 0.88 in R86-47 and 0.75 in VR66-07. At −21 °C the number of INP was 1.01 × 10−4 (± 0.4 × 10−4) INP.cell−1 on average, reaching 8.2 × 10−5 INP.cell−1 in R86-45, 1.5 × 10−4 INP.cell−1 in R86-47, 5.2 × 10−5 INP.cell−1 in VR66-07, and 1.2 × 10−4 INP.cell−1 in VR66-10 (Fig. 6). Results indicated that L. gaiensis entity could be IN active at rather low temperatures, almost negligeable compared to known INA PBAPs (e.g., P. syringae, our positive control, ≤−6 °C) and abiotic particles (≤−12 °C)./p>-4 °C (positive control, gray). The error bars show the 95% confidence interval. Each data point is the synthesis of a total of 52 to 64 replicates per strain and treatment, and of 116 replicates per control./p>109 cells, and a better survival rate both after emission and freezing. Additionally, the negative trend between the percentage of revived organisms and the condition of microalgal growth (density, age) suggests that cell abundance and physiology may play an important role in the species survival capacity. The physiological response under aerosolization and freezing differed between strains, despite organismal concentration and growth phase. VR66-07 and R86-47 had similar revival capacities after cold exposure (Z-test X2(1) = 7.45, p = 0.006) and their entity produce INA soluble proteins active below −17 °C, whereas R86-45 was less efficient at coping with cold temperature exposure (Z-test X2(1)VR66-07- R86-45 = 20.58 and X2(1)R86-47- R86-45 = 42.98, p < 0.001, respectively) and its entity produced non-soluble INA proteins active from −8 °C. To decipher the mechanisms behind L. gaiensis tolerance to atmospheric stressors, results call for complement morphological and physiological investigations./p>50,000, and excitement with two lasers at 405 nm and 488 nm. Because the signal from both lasers was similar, we here show data from the 488 nm laser for comparison with available body of literature. Generated data was analyzed using FlowJoTM version 10.8.1 (Becton Dickinson & Company 2006-2021)./p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0469%281971%29028%3C0402%3AQEOERA%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 72" data-doi="10.1175/1520-0469(1971)0282.0.CO;2"Article Google Scholar /p>

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