NTU -forskarna använde ett nytt provtagnings- och DNA -sekvenseringsprotokoll för mikrobiella samhällen i Singapores luft. De fann att sammansättningen av det mikrobiella samhället i den tropiska luften förändras förutsägbart, med bakterier som dominerar på dagen och svampar på natten.
Detta dag-natt-mönster och mångfalden av luftburna mikroorganismer i atmosfären nära ytan var tidigare okänd, eftersom atmosfären är tekniskt utmanande att studera, gör det till det mest outforskade ekosystemet på planetarisk skala, jämfört med land- och havsekosystem.
Den nya kunskapen om tropiska bioaerosoler - små luftburna partiklar som innehåller svampar, bakterier och växtmaterial - rapporteras den här veckan i Förfaranden från National Academy of Sciences .
I forskningsrapporten som leds av NTU genomikprofessorn Stephan Schuster, laget rapporterade att tropisk luft hade en mikrobiell mångfald med liknande komplexitet som andra välstuderade ekosystem, som havsvatten, jord, och människans tarm.
Dessa bioaerosolsamhällen (luftburna partiklar av biologiskt ursprung) har ett oväntat högt antal bakterier och svamparter, och de följer en dielcykel (en 24-timmars dag- och nattcykel) som forskare tror drivs av miljöförhållanden som fuktighet, regn, solbestrålning och koldioxidhalter.
De visar också en större variation i sammansättning inom en dag än mellan dagar eller till och med månader. Denna robusta samhällsstruktur upprätthåller långsiktig förutsägbarhet, trots variationer i luftflöde och monsunalvindar över de tropiska årstiderna.
Professor Schuster, som är forskningsdirektör på SCELSE, sade att ha förmågan att analysera bioaerosoler ger insikter i många aspekter av stadslivet som påverkar vårt dagliga liv och mänskliga välbefinnande. Det ger också en förståelse för samspelet mellan atmosfäriska, planetiska och vattenlevande planetariska ekosystem, vilket är särskilt värdefullt under klimatförändringarna.
Vår nuvarande studie tyder på att temperaturen också är en global drivkraft för mikrobiell samhällsdynamik för atmosfären nära ytan. Sådan förståelse är grundläggande för att säkerställa ekosystemets hållbarhet i stadsmiljöer och utanför.
Lokalt, förstå bioaerosoldynamik kommer också att informera hur vi hanterar vår omgivande atmosfär, såsom effekten av inomhusluftkvalitet, mekanisk ventilation och föroreningar i luftmikrobiomerna som omger oss. Ytterligare, vår studie ger viktiga och välbehövliga insikter om bioaerosoler i en tropisk miljö, med tanke på att befintliga studier uteslutande har involverat tempererat klimat. "
Stephan Schuster, NTU genomikprofessor
I genomsnitt, människor andas in 11 kubikmeter luft dagligen (11 tusen liter), som kan innehålla cirka 50 tusen organismceller i tropikerna under dagtid, men 30 till 100 gånger så mycket på natten.
Forskarna säger att de börjar förstå effekten av luftmikrobiella samhällen på miljön och människors hälsa, med den mest omedelbara inverkan på patienter med andningssjukdomar. Ytterligare, skador på jordbruksgrödor kan undvikas på lång sikt, eftersom många av de upptäckta organismerna är växtpatogener eller ruttnande svampar.
Resultaten har fått forskargruppen att initiera ett pågående tvärvetenskapligt forskningsprojekt mellan SCELSE och NTU:s Lee Kong Chian School of Medicine inom andningshälsa.
Tillsammans med kliniska experter under ledning av andningsläkare assisterande professor Sanjay Chotirmall, Provosts stol i molekylär medicin, det gemensamma teamet bedömer hur bioaerosoler påverkar patienter med bronkit, kronisk obstruktiv lungsjukdom och svår astma.
Forskargruppen satte upp en serie luftprovsamlare på ett tak på NTU -campus, som samlade prover varannan timme under fem dagar (180 prover per tidsserie). Samma experiment upprepades var tredje månad i 13 månader, som inkluderade Singapores två monsun -säsonger.
Luftburen biomassa samlades in genom att pumpa luft genom ett elektrostatiskt filter som håller kvar partiklar från 0,5 till 10 mikrometer (cirka 50 gånger till 10 gånger mindre än medeltjockleken för ett människohår respektive). Tidigare, luftprover måste samlas i veckor eller månader för att samla ihop tillräckligt med material för analys.
Genom det nya ultralåga biomassa DNA-sekvensprotokollet utvecklat av NTU-forskargruppen, mycket mindre luftmängder kunde analyseras, möjliggör för första gången möjligheten att studera timförändringar i luftmikrobiomkompositionen.
Alla bioaerosoler klassificerades enligt deras DNA -likheter och skillnader, som möjliggjorde identifiering på artnivå av luftburna organismer efter jämförelse med befintliga DNA-sekvensdatabaser.
Forskarna överträffade nivån för identifiering av bioaerosoler som tidigare uppnåtts av forskare, utan att behöva förstärka DNA eller använda långsiktiga provtagningsperioder som inte ger tillräckligt detaljerad information med korta tidsintervall.
Tidigare studier av andra forskargrupper har rapporterat bioaerosolsamhällen baserat på antingen odling eller genamplifiering, som båda medför betydande fördomar och sammanlagda tid, utan att dock ha uppnått en tidsupplösning som skulle ha gjort det möjligt att observera den dagliga cyklingen av luftburna mikroorganismer.
Teammedlem Dr Elena Gusareva, en postdoktor vid NTU sa den oöverträffade omfattningen och djupet av analys och klassificering, tillät laget att identifiera fler än 1, 200 bakterie- och svamparter som utför ett föränderligt mönster av mikrobiell gemenskapssammansättning.
Pågående forskning vid NTU tittar nu på att använda samma metod för att analysera bioaerosoler globalt på andra platser, vilket kan ge liknande trender när det gäller att följa dielcykeln.
2019 Colon Cancer Awareness Month
Hälsosam tarm Nötter-Mjöl-fria Chocolate Chip Cookies
3 anledningar till att ditt binjureutmattningsprogram inte fungerar (och vad man ska göra åt det)
Svarta barn är mindre benägna att få medicin mot magsmärtor på akuten:Studie
Infliximab kan hindra effektiviteten av vissa COVID-19-vacciner
Nailed It:Highlights From The Gut Stuff
Halsbränna:Symtom och behandling
Det är tacotisdag och alla är glada; alla utom du. Även om du kanske älskar tacos så vet du bara vilken brännande smärta du kommer att uppleva så fort du lägger den kryddiga maten på dina läppar. Du v
Recept för marinerade kycklingklubbor i thailändsk stil
Dessa marinerade kycklingklubbor i thailändsk stil är verkligen den perfekta picknickmaten eftersom de kan serveras varma eller kalla och är så lätta att servera. Och vi tycker att de äts bäst med fin
Att vara överviktig fördubblar dina chanser att få en stroke
Forskning visar att övervikt mer än fördubblar dina chanser att få en stroke. Mycket av detta har att göra med hur övervikt stressar ditt hjärta och påverkar blodflödet. Genom att gå ner i vikt och vä