Los patógenos vegetales vivos pueden viajar en polvo a través de los océanos

nube de polvo africano sobre el Océano Atlántico
Nube de polvo africana sobre el Océano Atlántico vista por el satélite GOES-17 el 22 de junio de 2020.

El África subsahariana es fuente del 53% de todas las esporas viables

Los patógenos vegetales pueden viajar sobre el polvo y seguir siendo viables, con el potencial de viajar por todo el planeta para infectar áreas muy lejanas, un hallazgo con importantes implicaciones para la seguridad alimentaria mundial y para predecir futuros brotes.

Un nuevo estudio es el primero que proporciona evidencia de modelos informáticos para respaldar la idea de que las tormentas de polvo masivas pueden transportar esporas patógenas viables a través de continentes y océanos.

El modelo del sistema terrestre simuló una gran tormenta de polvo, apodada "Godzilla", que en el verano de 2022 llevó unos 24 millones de toneladas de polvo desde el norte de África a través del Océano Atlántico hasta el Caribe y el sureste de Estados Unidos.

Los investigadores descubrieron que las esporas viables del mortal hongo patógeno vegetal Fusarium oxysporum (F. oxy) podrían transportarse a través del océano y probablemente fueron depositadas en una variedad de regiones que incluyen zonas de producción agrícola, más significativamente en el sureste de Luisiana, México, Haití y la República Dominicana, con un riesgo particularmente alto en Cuba.

Fusarium oxysporumImagen derecha: Cepa fitopatógena de Fusarium oxysporum que causa marchitez por fusarium

"Descubrimos que este evento de polvo Godzilla podría haber transportado potencialmente más de 13.000 esporas vivas viables, lo cual no es mucho, pero nunca antes se había demostrado, de ninguna manera, que patógenos viables transmitidos por el suelo pudieran transportarse transoceánicamente con el polvo", dijo la coautora del estudio Kaitlin Gold, profesora asistente de patología vegetal en Cornell AgriTech.

El esfuerzo de modelado incluyó investigaciones previas sobre la viabilidad de F. oxy para demostrar que el 99% de todas las esporas mueren dentro de los tres días de haber sido transportadas por el aire debido a la exposición a la radiación ultravioleta, un factor que se incluyó en el modelo junto con el tamaño, peso y densidad variables de las esporas.

"Para el transporte de larga distancia, cuando simplemente observamos el total de esporas, incluidas las que tal vez se desactivaron mientras están en la atmósfera, vemos que hay muchas que viajan distancias muy largas", dijo Hannah Brodsky, primera autora del artículo, quien realizó el trabajo como estudiante en el laboratorio de Natalie Mahowald, autora principal del estudio y profesora de Ingeniería de Irving Porter Church en el Departamento de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera de Cornell Engineering.

"Lo que realmente limita la posible propagación de enfermedades a través del transporte de larga distancia es si todavía son viables cuando aterrizan en una región agrícola", dijo Brodsky.

Los investigadores también observaron el transporte intercontinental, áreas más cercanas a la fuente (donde las esporas podrían estar en el aire durante menos tiempo) probablemente recibieron la mayoría de las deposiciones de esporas viables.

"Hay ciertas regiones del mundo donde es más probable que se produzca el transporte de esporas viables, por ejemplo, entre Europa, Asia y el norte de África", dijo Brodsky.

mapa de esporas en el suelo

Imagen: Mapa de esporas variables donde los colores representan la concentración de esporas de F. oxy en el suelo

Estas áreas corren el mayor riesgo debido a la probabilidad de que los agricultores cultiven cultivos comunes cerca de donde se originan el polvo y los patógenos, dijo Gold.

F. oxy adaptado al suelo se encuentra en los seis continentes productores de cultivos y puede infectar más de 100 cultivos y otras plantas, provocando pérdidas de hasta el 60% de los cultivos y cientos de millones de dólares en algunas áreas.

Como resultado, comprender cómo se propagan las enfermedades fúngicas e identificar las zonas agrícolas donde podrían depositarse esporas viables es de vital importancia para garantizar la seguridad alimentaria mundial, según el documento.

Aunque F. oxy está adaptado al suelo y no está equipado para sobrevivir bien en el aire, los investigadores han descubierto que los patógenos se adhieren a las partículas del suelo en las nubes de polvo.

En el estudio, los investigadores realizaron una exhaustiva búsqueda bibliográfica con más de 1.100 referencias de diferentes especies para crear un mapa web interactivo que mostraba concentraciones variables de esporas en los suelos. Estos datos mejoraron la precisión de los resultados del modelo en un orden de magnitud, en comparación con las distribuciones uniformes de esporas utilizadas en las primeras versiones.

Los investigadores descubrieron que el África subsahariana era una fuente del 53% de todas las esporas viables y del 14% de las esporas viables que viajaban a través del Atlántico.

"Esta es la región que probablemente debería ser el objetivo para abordar la enfermedad", afirmó Gold.

Los investigadores señalan que el estudio es preliminar y que el futuro trabajo se centrará en recopilar datos de observación para corroborar los resultados del modelo, incluida la creación de mapas de detección remota de tormentas de polvo y comparaciones genómicas de F. oxy entre fuentes de polvo y áreas de brotes de enfermedades.

El estudio se ha publicado en la revista Environmental Research Letters: Assessing Long-distance Atmospheric Transport of Soilborne Plant Pathogens

Etiquetas: Patógeno vegetalViajarPolvoOcéano

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