에어로졸화 플럭스, 바이오

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 809(2023) 이 기사 인용

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북유럽의 담수호에 Limnomonas gaiensis가 퍼지는 능력에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이 연구에서 우리는 수원의 밀도나 파도 쇄파를 시뮬레이션하는 데 사용되는 제트 속도에 관계없이 거품 파열(2-40개 입자.cm-3)을 통해 종들이 수원에서 성공적으로 에어로졸화될 수 있음을 보여줍니다. 종의 생존 가능성은 물의 난류와 에어로졸화에 의해 영향을 받았습니다. 방출된 세포의 생존율은 낮았고, 계통별로 다르며, 기포 파열 과정의 영향을 다르게 받았습니다. "미세조류 및 생물체"라는 개체는 에탄올을 생산하고 얼음(주로 18°C 이하) 매개 용해성 얼음 핵생성 활성 단백질을 적극적으로 핵생성하여 잠재적으로 스모그와 구름 형성에 영향을 미칠 수 있습니다. 더욱이, 가장 작은 변형은 적용된 스트레스 요인에 더 잘 대처할 수 있습니다. -21 °C까지의 온도에 단기간 노출되어도 생존하고 결빙 현상이 발생한다는 사실은 L. gaiensis가 공기에 분산되어 퇴적에 기여할 수 있음을 시사합니다.

미세조류인 Limnomonas gaiensis는 북유럽의 담수호에 서식합니다. Chlamydomonas 계통군의 이 구성원은 최근 형태학적으로나 유전적으로 설명되었습니다1. 이 종은 북유럽의 연결되지 않은 수계에서 분리되었으며1 광범위한 pH2에 적응할 수 있는 잠재력을 특징으로 하는 유기체 분산 및 지역 적응의 주요 특징을 나타냅니다. 그러나 확산 능력은 알려져 있지 않습니다.

공기 중 Chlamydomonas 종은 다양한 지리적 위치3에서 보고되었으며 눈 종 C. nivalis7를 포함하여 성공적으로 분산되었습니다4,5,6. L. gaiensis가 발생하는 호수 사이의 거리와 물 연결성 부족으로 인해 우리는 공기 분산이 확산에 역할을 할 수 있다는 가설을 세웠습니다.

수생 미세조류는 물 표면 마모3, 풍마찰 및 부서지는 파도 정점을 통해 거품 방울8을 생성하거나 거품이 터지면서 막이나 제트 방울을 생성함으로써 에어로졸화됩니다. 미세조류 에어로졸화는 위치, 바람 조건3,9, 수원의 유기체 밀도 및 성장 조건10,11에 따라 육지와 바다에서 보고되었습니다. 현재까지 미세조류의 경우 최대 3 × 103cells.m−3, 피코미세조류(0.2~2μm)의 경우 최대 4 × 105cells.m−3에 도달하는 손으로 가득 찬 방출 플럭스를 사용할 수 있습니다4,12,13,14. 더욱이, 미세조류 에어로졸화를 관리하는 과정은 아직까지 특성이 잘 알려져 있지 않습니다.

미세조류 에어로졸화는 대기와 상호 작용하고, 대기 조건에서 생존하기 위해 형태학적으로 적응하고, 새로운 환경으로 분산되고, 환경과 사회에 대한 위생 위험의 원인이 되는 능력으로 인해 주목을 받아 왔습니다3,9,16. Chlamydomonas spp.16과 같은 공기 중 미세조류의 확산은 실내16,17 및 실외3,9,18 모두에서 심각한 환경 및 위생 문제를 일으킬 수 있습니다. 더욱이 일부는 L. gaiensis1와 유사하게 독성 시아노박테리아6에 의해 오염된 호수에서 증식할 수 있습니다.

미세조류는 대기 화학에 중요한 휘발성 유기 화합물(VOC)을 생성할 수 있습니다19,20,21,22. 그들은 또한 -6 °C 이하에서 얼음 핵 생성 활성(INA) 화합물의 생성을 중재하고23 -23 °C 이하에서 INA 삼출물24 생성을 통해 얼음을 적극적으로 핵 생성할 수 있습니다. 보다 구체적으로 특정 Chlamydomonas sp. -8~-17°C 사이의 온도에서 얼음25을 적극적으로 핵 생성할 수 있습니다. 따라서 생성된 미세조류 VOC 및 INA 분자는 구름 형성 및 자체 침전과 같은 대기 과정에 잠재적인 영향을 미칠 수 있습니다.

에어로졸화된 미세조류는 일반적으로 크기가 크기 때문에 장기간 공중에 머물 것으로 예상되지 않습니다3. 이러한 이유로 기후 및 매개 항공 운송 확산에 미치는 영향은 미미한 것으로 생각되었습니다. 놀랍게도 일부 미세조류는 잠재적인 공급원에서 멀리 떨어진 곳, 심지어 남극 대륙3,26,27,28과 같은 외딴 지역에서도 보고되었습니다. 또한, 역궤도 분석을 사용하여 연구에 따르면 미세조류의 길고 실행 가능한 운송이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다15,29,30,31. 장거리 항공 운송은 태양 복사와 상호 작용할 수 있는 여러 기회를 제공하고 액체 구름 방울이 형성되는 씨앗을 형성하는 소위 거대 구름 응축 핵(CCN)으로 작용할 가능성을 증가시킵니다. 거대 CCN으로서 공중 미세조류의 역할은 이전에 제안되었지만 지금까지는 잘 이해되지 않았습니다.

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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