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Saharastaub transportiert Wüstenbakterien bis in den Amazonas-Regenwald
Unsichtbare Fernreisende: Mit Staub aus der Sahara gelangen auch Bakterien über den Atlantik bis zum Amazonas-Regenwald. Luftproben zeigen, dass sich die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft während eines Staubeintrags deutlich verändert, während die Pilzsporen weitgehend unverändert bleiben. Zugleich verdreifacht sich die Konzentration bakterieller Endotoxine, doch gesundheitliche Folgen sind bisher nicht nachgewiesen.
Mainz (Deutschland). Staub aus der Sahara kann den Atlantik überqueren und selbst die entlegenen Regenwälder Südamerikas erreichen. Dass er Mineralstoffe mitbringt, ist schon länger bekannt. Doch die Staubwolken transportieren offenbar auch biologische Fracht, die das Leben in der Luft über dem Regenwald verändert.
Über den Baumkronen schweben Pollen, Pilzsporen und winzige Zellen, deren Zusammensetzung von lokalen und weit entfernten Quellen abhängt. Bei starken Staubeinträgen lässt sich beobachten, wie eine sonst von Regenwaldquellen geprägte Luftgemeinschaft auf eine neue Partikelfracht reagiert. Gerade für Bakterien war das bisher nur unvollständig untersucht.
Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie (MPIC) um Jens Weber haben dazu die Luft am Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) in Brasilien untersucht. Im Februar 2020 sammelte das Team drei Wochen lang täglich Proben in 42 und 323 Metern Höhe. An fünf Tagen erreichte eine ausgeprägte Staubwolke aus Nordafrika den Standort.
Aus den Filtern gewannen die Wissenschaftler genetische Spuren von Bakterien, Pilzen und Archaeen, einer weiteren Gruppe von Mikroorganismen. Die Herkunft der Luftmassen rekonstruierten sie mit atmosphärischen Transportrechnungen über rund zehn Tage. Erhöhte Konzentrationen mineralischer Staubpartikel und von Kalzium lieferten einen zusätzlichen Hinweis auf die Sahara als Quelle.
Während des Staubeintrags verschob sich die bakterielle Artenzusammensetzung in beiden Messhöhen deutlich. Vor allem Gruppen, die aus trockenen Böden und biologischen Bodenkrusten bekannt sind, traten häufiger auf. Auch Bakteriengruppen mit Verbindungen zu Meeresumgebungen wurden nachgewiesen, was zum Transportweg über den Atlantik passt.
„Wüsten- und Trockengebietsböden tragen biologische Bodenkrusten. Genetische Übereinstimmungen belegen, dass Bakterien daraus per Wind von der Sahara über den Atlantik bis in Brasiliens Regenwald gelangen“, erklärt Prof. Dr. Bettina Weber von der Universität Graz.
Bei den Pilzen ergaben die Analysen dagegen keine vergleichbare Veränderung durch den Wüstenstaub. Als mögliche Erklärung gilt, dass der Regenwald selbst so viele Pilzsporen freisetzt, dass zusätzliche Sporen aus der Ferne in den Proben kaum ins Gewicht fallen. Die beobachtete Verschiebung betrifft somit vor allem die Bakterien, nicht die gesamte mikrobielle Luftgemeinschaft gleichermaßen.
Eine weitere Veränderung betraf die Endotoxine, Bestandteile der Zellhüllen bestimmter Bakterien, die Entzündungsreaktionen auslösen können. Ihre Konzentration in 323 Metern Höhe stieg während der Staubepisode von durchschnittlich 0,45 auf 1,27 Endotoxineinheiten pro Kubikmeter. Das entspricht etwa dem Dreifachen des Wertes unter den üblichen Regenwaldbedingungen.
„Die große Menge an Endotoxinen in der Luft hat mich überrascht“, sagt Jens Weber.