Flux d'aérosolisation, bio

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Jun 22, 2023

Flux d'aérosolisation, bio

Communications Biology volume 6, Numéro d'article : 809 (2023) Citer cet article 345 Accès 1 Citations 4 Détails d'Altmetric Metrics Une correction d'auteur à cet article a été publiée le 14 août 2023

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 809 (2023) Citer cet article

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Une correction de l'auteur à cet article a été publiée le 14 août 2023.

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On sait peu de choses sur les capacités de propagation de Limnomonas gaiensis dans les lacs d'eau douce du nord de l'Europe. Dans cette étude, nous montrons que l'espèce pourrait être aérosolisée avec succès à partir de sources d'eau par éclatement de bulles (2 à 40 particules.cm−3), quelle que soit sa densité dans la source d'eau ou la vitesse du jet utilisée pour simuler le déferlement des vagues. La viabilité de l'espèce a été affectée à la fois par les turbulences de l'eau et par l'aérosolisation. Le taux de survie des cellules émises était faible, spécifique à la souche et différemment impacté par les processus de destruction des bulles. L’entité « microalgues et biotes » pourrait produire de l’éthanol et nucléer activement des protéines actives de nucléation de glace solubles médiées par la glace (principalement ≤ −18 °C), ce qui pourrait avoir un impact sur la formation du smog et des nuages. De plus, les plus petites souches pourraient mieux faire face aux facteurs de stress appliqués. La survie à une exposition à court terme à des températures allant jusqu'à −21 °C et à des épisodes de gel suggère en outre que L. gaiensis pourrait être dispersée dans l'air et contribuer à son dépôt.

La microalgue Limnomonas gaiensis habite les lacs d'eau douce du nord de l'Europe. Ce membre du phylogroupe Chlamydomonas a récemment été décrit morphologiquement et génétiquement1. L'espèce a été isolée de systèmes aquatiques non connectés en Europe du Nord1 et présente des caractéristiques clés pour la dispersion des organismes et l'adaptation locale caractérisées par un potentiel d'acclimatation à une large gamme de pH2. Cependant, sa capacité de propagation n’est pas connue.

Des espèces de Chlamydomonas en suspension dans l'air ont été signalées dans un large éventail d'emplacements géographiques3, avec une dispersion réussie4,5,6, y compris dans l'espèce des neiges C. nivalis7. En raison de la distance et de l’absence de connectivité entre les lacs où L. gaiensis est présente, nous avons émis l’hypothèse que la dispersion atmosphérique pourrait jouer un rôle dans sa propagation.

Les microalgues aquatiques sont aérosolisées par l'abrasion de la surface de l'eau3, via le frottement du vent et les crêtes des vagues déferlantes générant des gouttes d'écume8, ou par l'éclatement de bulles produisant des films ou des gouttelettes de jet. L'aérosolisation de microalgues a été signalée sur les terres et les océans, avec des variations selon l'emplacement, les conditions de vent3,9, la densité des organismes dans la source d'eau et les conditions de croissance10,11. À ce jour, moins d’une poignée de flux d’émission sont disponibles4,12,13,14, atteignant jusqu’à 3 × 103 cellules.m−3 dans les microalgues et 4 × 105 cellules.m−3 dans les picomicroalgues (0,2 à 2 µm). De plus, les processus régissant l’aérosolisation des microalgues sont encore mal caractérisés.

L'aérosolisation des microalgues a retenu l'attention en raison de leurs capacités à interagir avec l'atmosphère, à s'adapter morphologiquement pour survivre aux conditions atmosphériques15, à se disperser dans de nouveaux environnements et à être source de risques sanitaires pour l'environnement et la société3,9,16. La prolifération de microalgues en suspension dans l’air, telles que Chlamydomonas spp.16, peut entraîner de graves problèmes environnementaux et sanitaires, tant à l’intérieur16,17 qu’à l’extérieur3,9,18. De plus, certaines peuvent proliférer dans des lacs contaminés par des cyanobactéries toxiques6, une similitude avec L. gaiensis1.

Les microalgues peuvent produire des composés organiques volatils (COV) importants pour la chimie atmosphérique19,20,21,22. Ils peuvent également nucléer activement la glace en dessous de −6 °C grâce à la production de composés actifs de nucléation de la glace (INA)23 et en dessous de −23 °C grâce à la production d'exsudats d'INA24. Plus précisément, certains Chlamydomonas sp. peut nucléer activement la glace25 à une température comprise entre -8 et -17 °C. Par conséquent, les COV et les molécules INA des microalgues produits peuvent avoir un impact potentiel sur les processus atmosphériques tels que la formation des nuages ​​et leur propre dépôt.

Les microalgues en aérosol ne devraient pas rester en suspension dans l’air pendant des périodes prolongées en raison de leur grande taille3. Pour cette raison, leur impact sur le climat et la diffusion du transport aérien a été considéré comme négligeable. Étonnamment, certaines microalgues ont été signalées loin de leurs sources potentielles, même dans des endroits éloignés comme l'Antarctique3,26,27,28. De plus, grâce à l’analyse de la trajectoire inverse, des études ont montré qu’un transport long et viable des microalgues était réalisable15,29,30,31. Le long transport aérien donne lieu à plusieurs opportunités d'interactions avec le rayonnement solaire et augmente leur potentiel à agir comme ce que l'on appelle des noyaux de condensation de nuages ​​géants (CCN), formant le germe de la formation de gouttelettes de nuages ​​liquides. Le rôle des microalgues aéroportées en tant que CCN géant a déjà été suggéré28 mais n'est pas encore bien compris.

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>