38 atmosfera je za živa bitja izjemnega pomena. Poleg plinov, ki so nujni za osnovno delovanje organizmov, in ti- stih snovi, ki uravnavajo vplive iz veso- lja, je nepogrešljiva tudi njena vloga ži- vljenjskega prostora. Tu se organizmi lahko gibajo v iskanju hrane, partner- jev ali gostiteljev. številni vremenske pojave v zračnem prostoru uporabljajo kot glavni vektor za kolonizacijo no- vih območij bodisi neposredno bodisi z razširjanjem svojih spor oz. semen. Največje razdalje med vsemi lahko premagujejo mikroorganizmi, ki za- radi svoje majhnosti različne pojave s pridom uporabljajo. Mikrobi se lahko razširjajo predvsem prosto ali pritrjeni na organske (pelo- dna zrna, spore gliv) in anorganske delce (prašni delci, puščavski pesek, toča ...). Ko vstopijo v atmosfero, jih imenujemo bioa- erosoli. Pod to poimenovanje sodijo bak- terije, glive, alge, praživali, njihove trajne oblike ali spore, virusi pa tudi cvetni prah. Kot bioaerosoli lahko vplivajo na kemi- zem in fizikalne dejavnike v atmosferi, torej na podnebje in celotno biosfero ter nenazadnje tudi na zdravje ljudi. Na dolge ali kratke razdalje jih večinoma prenaša- jo vetrovi, nahajajo pa se tudi v megli in oblakih. Verjetno ste na svojem avtomobi- lu že kdaj videli saharski puščavski prah, ki pri vertikalnem dviganju zračnih mas lahko doseže celo amazonski pragozd. Nekateri mikrobiologi govorijo o »atmos- ferskem biomu« kot ločenem globalnem ekosistemu z živahno aktivnostjo mikro- organizmov, ki bi se v tem okolju lahko celo razmnoževali. Čeprav je lahko atmos- fera izredno pomemben medij za prenos mikroorganizmov, pa nam mikrobiologija zraka ponuja še veliko neznank. Da lahko bakterije izkoriščajo atmosfero, morajo biti sposobne prehoda v aerosol- no fazo, prenosa in preživetja po zraku ter depozicije nazaj na površino. O teh pojavih še vedno vemo premalo. Opazo- vanje sposobnosti aerosolizacije mikro- organizmov (tj. prenos mikroorganizma iz tekoče oz. trdne faze v plinasto) je v dosedanjih raziskavah večinoma omejeno na laboratorijske razmere in umetna oko- lja (čistilne naprave, bazeni), pri katerih ne dobimo vpogleda v sposobnost aero- solizacije mikroorganizmov v naravnem okolju. Eden takšnih primerov naravnega okolja je visokogorski slap. Zaradi pada- nja vode v globino in njenega mešanja ob padcu nastajajo vodne kapljice, v katere se lahko ujamejo mikroorganizmi, ki se lah- ko tako z zračnim tokom prenesejo iz vo- dnega okolja na novo površino. Tako smo pri raziskavi v okviru diplomske naloge avtorja v sodelovanju skupine za limnolo- gijo Biotehniške fakultete in Lapanjevega laboratorija Inštituta za metagenomiko in mikrobne tehnologije predvidevali, da lahko slap služi kot lokalni aerosolizator. Ker se le-ta napaja s precipitacijo v gorah, lahko opazujemo povezavo med že aero- soliziranimi bakterijami v oblakih, ki pa- dejo s padavinami na površje, in njihovo ponovno sposobnostjo aerosolizacije. Glavni namen raziskave je bil ugotoviti, katere bakterije ob precipitaciji v gorah svojo strmo pot navzdol nadaljujejo s potoki in nato ob prehodu v slap ujete v vodne aerosole vstopijo nazaj v atmosfe- ro. Tako smo ugotavljali, ali bakterije, ki so s padavinami zapustile oblake, lahko iz vode s pomočjo aerosolov slapov ponov- no vstopijo v atmosfero. To nam je nare- kovalo, da smo vzorčili vodo oz. sneg nad slapom, vodo iz tolmuna slapu ter zrak pri slapu. Zanimalo nas je tudi, ali obstajajo razlike med bakterijami, da se torej neka- tere bolje aerosolizirajo kot druge. Terensko delo smo opravljali v Zgornjeso- ški dolini, na slapu Kozjak pri Kobaridu, v katerega potok z istim imenom se izte- ka kanalizacija štirih manjših vasi, in na slapu Parabola potoka Fratarice pri Logu pod Mangartom, kjer ni neposrednega človekovega vpliva. Pri organsko obreme- njenem slapu smo pričakovali drugačno bakterijsko sestavo kot pri neobremenje- nem. Opravili smo štiri terenska vzorčenja vo- de, snega in zraka – dvakrat spomladi leta 2009 in dvakrat pozimi naslednjega leta. Tako smo čas vzorčenja prilagodili času, ko je temperatura vode bolj (pozimi) in manj (spomladi) pomemben dejavnik pri pojavnosti bakterij. Pri Paraboli nas je za- nimal tudi vpliv taljenja spomladanskega snega na bakterijsko sestavo vode in ae- rosolov. Želeli smo tudi ugotoviti, katere bakterije se bolje aerosolizirajo. Pomen pršenja slapov pri razširjanju bakterij Besedilo in foto: Miha Mihelič V rdeči vrtljivi boben, ki se z magnetom pritrdi na vzorčevalnik zraka RCS high Flow, se na terenu vstavi plastični nosilec gojišča za bakterije, na katerem je medij za vzorčenje. Ob vrtenju rotorja in rezila se skozi odprtine na obeh koncih bobna sesa zrak in tako enakomerno porazdeljuje aerosole na trakasti nosilec (strip). Odprtina rotorja Propeler Nosilec z agarjem Vrteče se telo rotorja 39 Pri vzorčenju aerosolov smo uporabljali t. i. napravo RCS High Flow, ki vsebuje ro- tor z vgrajenim fiksnim propelerjem, kar ob vrtenju povzroča sesanje zraka skozi odprtine rotorja in enakomerno razpore- janje ujetih delcev na za to posebej obli- kovan trakasti plastični nosilec gojišča za bakterije (strip). Povzorčeni staljeni sneg in vodo smo po prihodu v laboratorij na- cepili na različna gojišča. Za dokazovanje hipoteze, da se bakteri- je, ujete v dež ali snežinke, lahko ponov- no aerosolizirajo, je bilo treba poiskati enake bakterijske vrste v snegu, vodi in zraku. To smo ugotavljali z računalniškim programom, ki sorodnost organizmov ugotavlja preko izračunavanja evolucij- ske razdalje na podlagi rezultatov izraču- na sorodnosti na nivoju 16 S rRNA gena. Izolirani bakterijski sevi so si morali biti med seboj čim bolj sorodni ali pripadati isti vrsti, saj to pomeni, da imajo enake fiziološke odzive na okolje. V okviru vzorčenj smo izolirali 649 sevov iz 50 različnih rodov. Pri skupno petih Februarsko vzorčenje zraka pri Paraboli. Pomagali smo si tudi z bencinskim generatorjem za polnjenje baterij vzorčevalnika zraka. Vzorčenje zraka z napravo RCS high flow in merjenje atmosferskih parametrov z meteorološko postajo pri slapu Kozjak. primerih pri obeh slapovih nam je hipo- tezo uspelo potrditi. Majsko vzorčenje pri Paraboli je pokazalo, da je bil na vseh vzorčnih mestih prisoten Pseudomonas z izstopajočim višjim številom iz vzorca v snegu. Pseudomonas spada med bakterije, prilagojene na ekstremne razmere, ki so sposobne preživetja in mogoče celo raz- množevanja v snegu in ledu. Uspeli so ga namreč izolirati celo iz 750.000 let starega ledu. Pri marčevskem vzorčenju pri Koz- jaku sta hipotezo potrdila Flavobacterium in Janthinobacterium. Bakterije iz rodov Flavobacterium, Chryseobacterium in Pseudomonas bi lahko imele dobre spo- sobnosti aerosolizacije, saj so imele viso- ke vrednosti sevov v vzorcih zraka; pred- vsem pri slednjem je bilo znotraj rodu skupno iz zraka izoliranih kar 43 % sevov. V naboru izoliranih rodov so se v vzorcih iz obeh slapov znašle tudi nekatere ente- robakterije: Serratia, Erwinia in Shigella, ki so potencialno patogene bakterije. Kljub skromnemu številu vseh sevov pri Kozjaku prevladuje pojavnost enterobak- terij, katerih izvora bi najverjetneje lahko bila izliv kanalizacije v potok in izpiranje iz pašnikov. Organsko onesnaževanje vo- de na območjih, iz katerih se ta steka v slapove, bi torej lahko pospeševalo širje- nje patogenov po zraku. Serratia se je po- javila tudi pri obeh vzorčenjih Parabole. Nekateri človeški in tudi rastlinski pato- geni naj bi imeli visoke sposobnosti aero- solizacije, saj na tak način uspešno kolo- nizirajo nove gostitelje. Torej bi Serratia do Parabole lahko prišla tako kot številne ostale vrste preko padavin, zračnih tokov ali pa iz odmrlih živali oziroma njihovih iztrebkov iz višje ležečih predelov. Enterobakterije so sicer velika skupina po Gramu negativnih paličastih bakterij. So širše prisotne, tudi v celinski ter sla- ni vodi in v zemlji, v splošnem pa so del normalne mikrobne flore ljudi in živali. Veliko vrst enterobakterij se nahaja v čre- vesju, od koder so tudi dobile ime. Mednje uvrščamo tudi »bolj znane« bakterije, npr. salmonele (Salmonella) in E. coli. Številni mikroorganizmi se pojavljajo po celem planetu, vremenski pojavi pa jim služijo kot vektor za osvajanje novih ob- močij. Pojavljanje nekaterih rodov, izo- liranih med raziskavo, je potrjeno tudi z Mount Everesta, Antarktike, japonskega gorovja Tateyama, bolivijskih Andov itd. Študijo bi bilo zanimivo razširiti na vzor- čenje iz zračnih balonov ali pa ugotavljati bakterijsko vsebnost aerosolov slapov v velikih jamskih sistemih. Pri vzorčenju zraka so na trakastih nosilcih zrasle bakterijske kolonije, ki smo jih nato precepili in gojili na različnih gojiščih.