En sällsynt svampinfektion har spridit sig över hela västra USA. På lite mer än två decennier har fallen i Arizona och Kalifornien klättrat mer än sexdubblats. Sjukdomen, som kallas Valley fever, kan orsaka hosta, feber, bröstsmärtor – till och med död.
Svamparna som är ansvariga kan hittas i hela Kalifornien och öknen i sydvästra USA. Brandmän är särskilt utsatta. I själva verket verkar skogsbränder röra upp de jordälskande svamparna och slänga dem i luften. Därifrån kan de andas in djupt i våra lungor.
Stigande temperaturer och förvärrade torka har lett till längre och mer intensiva skogsbränder över hela den amerikanska västern. På egen hand kan brandrök göra människor sjuka. Det har kopplats till att orsaka allt från hjärtsjukdomar och lungsjukdomar till eksem. En studie från 2018 fann att bara i USA orsakar brandrök cirka 17 000 förtida dödsfall varje år – ett antal som kan fördubblas till 2100.
De mest intensiva bränderna kan skapa sitt eget väder. Ett fåtal har gett upphov till firenadoer. Sådana heta och energiska stormar kan skicka rök hela vägen in i stratosfären. Det är 14 till 64 kilometer (9 till cirka 31 miles) över jordens yta. Därifrån kan rök resa jorden runt, precis som vulkanaska kan.
Om bränder kan lufta Valley fever svampar, kan de göra samma sak för andra mikrober? För några år sedan bestämde sig Leda Kobziar för att ta reda på det.
Som brandekolog vid University of Idaho i Moskva började hon ta prover efter mikrober i rök från skogsbrand. År 2018 hade hon lanserat ett nytt forskningsfält. Hon kallar det pyroaerobiology (PY-roh-air-oh-by-OL-oh-gee). Det är ett långt namn för tanken att bränder kan flytta levande varelser genom luften.
Hennes arbete har kommit för att visa att många mikrober kan överleva en elds brännande hetta.
Men hur långt brandrök kan transportera bakterier och svampar är fortfarande ett stort okänt. Kobziar arbetar nu med andra forskare för att svara på det. Deras mål: att lära sig hur viktig rök är för den utbredda spridningen av sjukdomsframkallande mikrober.
Osynligt men genomgripande
Luften kan se klar ut, men “hundratals olika bakterier och svampar blåser runt” även den renaste luften, säger Noah Fierer. Han är mikrobiolog vid University of Colorado Boulder.
Vindarna vispar bakterier och svampar från jordbruksfält, öknar, sjöar och hav. Väl uppe kan dessa mikrober resa jorden runt. Faktum är att miljarder ton damm blåser av från öknar och jordbruksfält varje år. Vindar fungerar som ett transportband för mikrober. Forskare har hittat mikrober som startade i Sahara, till exempel och landade i Karibien.
Förklarare: Vad är aerosoler?
Få luftburna mikrober kommer sannolikt att orsaka sjukdomar, konstaterar Fierer. Men flera kan göra människor sjuka eller utlösa allergiska reaktioner. Andra rökliftarmikrober kan orsaka sjukdomar i växter.
Om damm kan flytta levande mikrober runt jorden, tyckte Kobziar, var det logiskt att små rökaerosoler också kunde det. Forskning av hennes team och andra ger nu övertygande bevis för att rök verkligen färjor levande mikrober.
Microbes by the dishful
Kobziar och hennes studenter vid University of Florida i Gainesville samlade in de första luftproverna för denna forskningslinje 2015. Proverna kom från planerade brännskador i skolans försöksskog. Dessa bränder hade anlagts med avsikt som en del av ett forskningsprojekt.
Gruppen toppade 3 meter långa (cirka 1 yard långa) stolpar med petriskålar. Om mikrober landade i disken, borde kolonier av mikroberna växa. Och det kunde göra dem lätta att se och identifiera.
Teamet höll petriskålarna i luften i tre minuter innan bränderna. Detta samlade in normala nivåer av luftmikrober. Sedan tände Kobziar eldarna. Lågor sprids snabbt i jämn takt. När röken började bölja lyfte eleverna in nya petriskålar, nästan som om de riktade en marshmallow på en pinne mot en lägereld. Detta samlade in rökiga luftprover.
Efter att Kobziar och hennes elever täckt och förseglat disken, tog hennes team proverna tillbaka till labbet och väntade i tre dagar medan mikroberna började växa. Mycket fler bakterie- och svamparter befolkade de rökiga petriskålarna än de som hade utsatts för “ren” luft. Detta visade att brandaerosolarna hade tillfört några mikrobiella arter till de som hade varit i luften före branden.
”Vi blev förvånade över hur många olika mikrobiella kolonier överlevde förbränningsmiljön och växte, säger Kobziar. Som jämförelse var det “mycket få i den omgivande luften.” DNA-tester identifierade 10 typer av bakterier och svampar. Vissa kan sjuka växter. Den ena är en myrparasit. En annan hjälper växter att absorbera näringsämnen.
Från och med detta ögonblick säger Kobziar, “sättet vi tänkte på rök har förändrats fullständigt.”
Hennes team rapporterade sina fynd i Ecosphere 2018.
Senast 2017 hade Kobziar flyttat till Idaho. Hennes team samlade in jordprover från en skog vid University of Idaho och brände dem – den här gången i labbet. Än en gång fann de att rök hade hyst massor av överlevande mikrober – inklusive svampar – som snart förökade sig till stora kolonier.
Detta är en avsiktligt antänd högintensiv kronbrand. Det var en del av ett experiment som FASMEE-teamet genomförde i Fishlake National Forest, Utah, 2019. En drönare mätte mikrobiella koncentrationer när den flög genom röken.
Sedan dess har Kobziars team samlat in fler luftprover under avsiktliga forskningsbrännskador i andra stater. Hennes team arbetar med US Forest Service som en del av dess Fire and Smoke Model Evaluation Experiment, eller FASMEE. För sina elevers säkerhet har Kobziar bytt ut stolparna och petriskålarna mot drönare. När dessa robotplan flyger genom rökplymer, provar de luften.
Och de har visat upp levande bakterier och svampar i varje rökpaket som drönarna har tagit prov på.
I Utah, säger Kobziar, hittade FASMEE-teamet mer än 100 olika svampar som inte fanns i luften före branden. Detta inkluderade arter av Aspergillus, vilket kan orsaka feber, hosta och bröstsmärtor. De hittade också mögel som kan orsaka allergier och astma.
Hennes team har inte testat om arten som överlevde värmen kan orsaka sjukdom, men de planerar att testa detta.
Robusta mikrober
Utah-forskningen visade också att dessa mikrober är tuffa.
Ungefär sex av var 10:e bakterie- och svampceller i rök var vid liv, säger Kobziar – även i rök från högtemperaturbränder. Ännu fler, ungefär åtta av tionde celler, verkar överleva bränder med lägre intensitet. Kobziar påpekar att det är “ungefär samma procentandel av celler som vi skulle förvänta oss att se levande i luft.”
Hennes teams studier är de första som visar att bränder lyfter upp levande bakterier och svampar minst 120 meter (393 fot) över marken – och nära en kilometer (0,6 mil) från frontlinjerna för en brand.
Ändå återstår många grundläggande frågor. Hur förändras blandningen av mikrober – i kvantitet, typ eller livsduglighet – ju längre du kommer från en brand? Hur högt kan de resa sig och hur långt kan de resa? Hur påverkar olika typer av bränsle – tallar, gräsmarker, lövträd eller grödor till exempel – vilka mikrober som kommer in i en brands rök? Ändrar typen av förbränning – som en pyr (som en våt stock på en lägereld) kontra en högintensiv låga – vilka mikrober som frigörs? Och hur påverkar brandtemperaturen eller vädret (som luftfuktighet) mikrobernas överlevnadsgrad?
Svar kan dyka upp om en av Kobziars drömmar går i uppfyllelse. Hon längtar efter att arbeta med forskare på NASA:s DC-8 “flygande laboratorium.” Den utforskar jordens yta och atmosfär för studier som sträcker sig från arkeologi till vulkanologi.
Olika kemikalier som släppts ut av bränder har spårats i stratosfären från Arktis till södra Stilla havet och överallt däremellan, konstaterar Christine Wiedinmyer. Hon arbetar på Kooperativa institutet för forskning i miljövetenskap. Det är i Boulder, Colo. Forskare som använder DC-8 provtagna massor av luft på hög höjd och letar efter föroreningar och hur de reagerar med andra molekyler i luften.
De hittar spårbara tecken på bränder överallt i atmosfären. Detta tyder på att bränder också kan skicka bakterier och svampar runt om i världen, säger Wiedinmyer. Och det här intresserar henne. Hon har spårat och använt en dator för att modellera kemikaliers rörelse i brandrök runt om i världen.
Hon ser ingen anledning till varför sådana datormodeller inte också skulle kunna användas för att spåra och förutse rörelsen. av mikrober i rök — när forskare samlat in tillräckligt med data. Det är därför “pyroaerobiologi är så cool”, säger hon. Dessa data kan ge svar på grundläggande frågor om hälsoriskerna med rökburna mikrober.
A USA-karta
Fierers team i Colorado arbetar för att få en baslinje över vilka mikrober som finns i luften på olika platser under normala tider. Senare kommer de att jämföra dem med vad de hittar i rök. Gruppen har provtagit inomhus- och utomhusluft i hundratals amerikanska hem för att “karta ut vilka mikrober vi andas in när vi går runt och gör våra dagliga affärer”, säger Fierer. De tar också luftprover över Colorado, som upplevde rekordstora bränder 2020.
Mikrober i luften kan variera mycket. Nära en stad i Mellanvästern på vintern, till exempel, kan de inkludera sådana som är förknippade med lokala träd eller, konstigt nog, hundavföring. Nära en foderlott i Colorado på sommaren kan mikrober inkludera de som är förknippade med boskapsavföring.
När forskarna har fått mätningar av hur många mikrober som kan transporteras i rök och till vilka höjder, kan Fierers grupp kombinera dessa data med globala rökproduktionssiffror. Sedan kan de beräkna “några baksidan av kuvertet” av den sannolika mängden mikrober som färdas i rök. Så småningom, säger han, kan forskare ta reda på hur många som lever och om det ens har någon betydelse för människors hälsa.
Stora steg framåt skulle kunna göras om fler forskare engagerar sig i sådana studier, Fierer och Kobziar säga. Lyckligtvis har forskare från olika områden visat intresse för det. Detta var efter en artikel i Science, i december förra året, sammanfattade pyroaerobiologins tillstånd och beskrev frågor som fortfarande behöver svar. Kobziar skrev den tillsammans med infektionsläkare George Thompson vid University of California, Davis.
Finns det fara?
Under de senaste åren har Thompson sett en stor ökning av patienter som får svampinfektioner, såsom Valley fever, efter närliggande skogsbränder. Han var väl medveten om att när rökaerosoler kommer in i lungorna kan de göra det svårt att andas. De kan till och med utlösa hjärtinfarkt. Faktum är att kraftig rök under Kaliforniens skogsbränder 2015 till 2017 ökade risken för hjärtinfarkt där med upp till 70 procent. Det framgår av en rapport från den 21 april 2020 i
Journal of the American Heart Association.Thompson började undra om Kaliforniens rekordstora inferno rör upp fler mikrober än Valley fever-svampen. Så han har nu gått samman med Kobziar.
Dalfeberlänken verkar vara verklig. Till exempel, efter att Simi-branden 2003 brann genom Ventura County, kom mer än 70 personer ner med Valley-feber. Än så länge vet ingen hur långt svamparna som orsakar det kan resa och göra människor sjuka.
Det finns dock sätt att ta reda på det. Ett sätt, säger Thompson, är att jämföra en stads antibiotikarecept och sjukhusbesök under månaderna före och efter en brand.
Men tills vi vet mer om vilka mikrober bränder släpper ut och vart de tar vägen kommer inte att veta hur viktig en sådan länk är för människors hälsa, säger Fierer. Det är så mycket vi inte vet ännu, instämmer Thompson. “Vi har fortfarande mycket att göra. Det här är typ början på historiens början.”
Högt flygande damm
I augusti 1965 reste forskare från England till den karibiska ön Barbados. Där såg de hur en luftmassa blåste in från 4 500 kilometer (2 800 miles) österut. Inom några timmar blev luft som rörde sig genom deras nät tegelröd av damm, minns Joseph Prospero. Han var en ung vetenskapsman i Florida på den tiden.
För att hitta dess källa tog Prospero luftprov ett år senare från ett plan högt över Atlanten. Vindar 1 till 3 kilometer (0,6 till 1,9 miles) upp transporterade rött damm från Afrika till Karibien, fann han. Andra studier skulle visa att vindar på hög höjd på andra håll regelbundet flyttar damm halvvägs runt jorden eller mer.
Sådana vindar bär 3 till 4 miljarder ton damm varje år — tillräckligt för att täcka staden Chicago, Ill., till ett djup av 5 meter (16 fot). En del av dammet ger näring åt frodiga skogar – så att de kan växa där de annars inte kunde. Luftburet damm utlöser också regn och snöfall. Den kan till och med förflytta mikrober över hav.
— Douglas Fox
Leave a Reply