Nästan varje "dålig" sak har en motsvarighet "bra" roll och bakterierna, Psudomonas syringae, är inget undantag. För eons har jordbrukare kämpat vad de kallar "black speck" på tomater och andra grödor, utan att inse att bakterierna som orsakar den är en ledande skapare av regn. Med andra ord har vi dödat de nederbördsskapande bakterierna så att grödor kan frodas, samtidigt som vi minskar våra chanser för regn, snö och snö.

I mitten av regndroppar och hagelstenar ligger Pseudomonas syringae - en iskärnande bakterie vars frysning gör att vattenånga kondenserar till moln, regn, hagel, snö och snö. |

Pseudomonas Syringae

Dr. Lindow, en växtpatolog vid UC Berkeley, krediteras den första identifieringen av P. syringae som en biologisk iskärnan på 1970-talet, under hans forskarstudier. Han upptäckte att bakterierna producerar ett "ina-protein" (iskärnbildning aktivt) som får vatten att frysa, vilket mjukar en växts hud, så att bakterierna kan gräva under det för att suga sina juice. Men frysningen slutar inte där. Oavsett var bakterierna går, bär det den frysa handlingen med sig.

P. syringaes iskärnförmåga hjälper till att frysa på växter. |

Utfällningsstudier

Nyligen genomförda studier av meteorologer och växtpatologer visar att P. syringae spelar en avgörande roll i bildandet av alla former av nederbörd (regndroppar, hagel och snö). 1982 noterade Russell Schnell vid University of Colorado vid den tiden att en teplantage i västra Kenya hade hagelformar 132 dagar på året. Han upptäckte att haglet bildades kring små partiklar med P. syringae som sparkades upp av teplukkare i åkrarna.

De regnbildande bakterierna Pseudomonas syringae. |

Hur regn bildas

År 2008 upptäckte en mikrobiolog vid Louisiana State University att 70-100% av iskärnan i snö som nyligen föll i Montana och Antarktis var biologiska. I maj 2012 fann en forskare vid Montana State University höga koncentrationer av bakterier i hagelstenar som hade fallit på campus. Baserat på detta och ytterligare bevis som samlats in, undrar forskarna nu om det kan finnas ett helt ekosystem av regnbildande bakterier som lever och reproducerar upp i stratosfären.

Huvuddelen av forskningen hittills har utförts av växtbiologer, men deras resultat återupplöser atmosfärens fysiker. Minst 30 forskare världen över undersöker för närvarande bakteriers roll i att bilda regn. De spekulerar om möjligheten att reglera nederbördsfallet genom avsiktlig produktion av kända biologiska iskärnbildare som P. syringae.

Om bakterierna "odlades" på torra platser, skulle vinden bära kolonier högt, där P. syringae kunde fungera som kylvätska kring vilket vattenånga kondenseras till regndroppar (eller hagel). Även om det också bildas regn runt dammmotor, vulkanisk aska och saltpartiklar när det är tillräckligt kallt, kylar P. syringae ånga till nederbörd vid högre temperaturer på grund av dess inaprotein. En enda bakterie, enligt Dr. Snow vid University of Montana, kan göra tillräckligt med proteiner för att kärnvattna 1000 snökristaller.

Biotech Research

I det som verkar som ett annat fall av separatistlig specialisering har agroforskare studerat P. syringae-stammen som växer på tomatväxter (ur jordbrukssynpunkt) för att ta reda på om dess ständiga återupplivning, även efter kraftiga bekämpningsmedelstillämpningar och utvecklingen av GMO-tomater, visar en otrolig förmåga att anpassa sig, eller om det är en helt annan bakterie som dyker upp varje gång.

De bestämde sig för att bakterien muterar och anpassar sig snabbt för att komma runt hinder som finns på sitt sätt. Dessa forskare varnar världen för att "... nya patogenvarianter med ökad virulens sprider sig oberoende över hela världen och utgör ett potentiellt hot mot biosäkerheten."

Friska tomater påverkas inte av bakteriefläck. |
Bakteriell Speck, som det vanligtvis kallas på tomatväxten. |

Deras lösning är att bryta ned "patogenen" ännu mer, identifiera dess funktioner mer detaljerat, ta reda på var den kom ifrån, var den sprider sig till, vad som kan göras för att störa spridningen och / eller försöka skapa tomater som är mer resistenta. Av alla dessa alternativ verkar det som om bara det sista har giltighet. . . så länge bakteriekolonierna kan växa någon annanstans.

Lyckligtvis finns det många alternativa växter för P. syringae att äta på. Teplanten är en av 50 andra som jordbrukare hittills har identifierat (tobak, oliver, bönor, ris är andra). Resultatet av biologiska iskärnbildare som koloniserar på te kallas "bakterieskott", men processen är väsentligen densamma som vad som händer med tomatplantan.

P. syringae-bakteriens iskärnbildningsaktivitet får vatten att frysa på växtblad eller frukt, så det försvagar skyddskåpan, vilket gör att bakterien kan gräva in, mata och reproducera. Detta skapar samma våta, svaga, svärtade fläckar på teblad och stjälkar som det gör på tomater. När bakteriekolonin växer, släpper många av sig i jorden, där de rörs upp av vind eller av fötter från förbipasserande resenärer eller plockare - kanske ger trovärdighet för regndansens effektivitet.

Forskare har gett varje växt "pathovar" sin egen underbeteckning (P. syringae pv. Tomat, P. syringae pv. Theae), men enligt Wikipedia vet de ännu inte om varje pathovar är anpassad för att överleva på bara en typ av växt, eller om det är samma bakterier som lever på många värdar. De har alla samma egenskaper och finns över hela världen, både på marken och i luften.

Samma tillstånd på andra växter kallas: Brun fläck, haloblight, bakteriell canker, blödande canker, bladfläck och bakteriell blight, för de av er som känner igen växtsjukdomar.

  • Forskningsteamet avslöjar Tomato Pathogens Tricks of theTrade | Seed Daily
    Blacksburg, VA (SPX) 9 november 2011 - I decennier har forskare och jordbrukare försökt förstå hur en bakteriepatogen fortsätter att skada tomater trots många jordbruksförsök att kontrollera dess spridning.
  • Pseudomonas växterinteraktion
    Diagram över växter på vilka P. syringae vanligtvis finns, tillsammans med "sjukdomens" namn.

Att göra moln

Även om det fortfarande regnar och snöar, blir händelserna mer extrema och platserna mer polariserade - med alltför kraftigt regn där fysiska förhållanden tillåter det och torka där de inte längre. Detta kan delvis bero på minskad livsmiljö för regnframkallande bakterier. Tidigare kunde P. syringae reproducera var den ville och skapa regn varhelst den reproducerades. Denna förmåga finns fortfarande, men sannolikheten för den är mycket lägre eftersom värdväxter försvinner eller skyddas med bekämpningsmedel. Följande diagram visar några exempel på hur mänsklig aktivitet har minskat livsmiljön för P. syringae:

AktivitetResultatPlats
Industriellt jordbruks tillämpning av bekämpningsmedelFörsökte döda P. syringaeÖver hela världen
Industriell ranchingFörstörda gräsmarker som brukade vara värd för bakteriekolonierSouthwest & Central United States
Industriell ranchingDecimerade tusentals tunnland Amazonian djungelBrasilien, Argentina
Skär trä för ved / bostäderFörstörda skogar, skapade öknarNord-, öst- och södra Afrika

Hur kan vi förbättra, eller åtminstone återbalansera, naturens förmåga att göra moln med en bakterie som våra bönder föraktar? En bra möjlighet är att välja en specifik plats - säger en ö - på vindens sida av torra länder för att odla bakterierna. Låt den multiplicera på sina favoritväxter och mät vad som händer när en god vind startar. Titta sedan för att se när och var det regnar på fastlandet i närheten.

Kommande storm i Pasadena, Kalifornien |

Väderbalans

Här är det ultimata målet: Att ha en balans mellan biomer i varje kontinent med precis tillräckligt med regn för att stödja dem. Till exempel kan Australien ha gröna städer, en öken, en skog, gräsmarker och havslandskap, istället för att främst vara en gigantisk öken omgiven av havet med en liten skog norrut. Alla medborgare skulle ha tillgång till dricksvatten från grundvatten, nederbörd och / eller en jättesjö i det inre.

Människan skulle inte vara beroende av vädret, men skulle kunna förutsäga när och ungefär var nederbörden skulle falla. Det skulle inte finnas fler krig baserade på vattensknapphet (men kanske på andra saker). Palestina, Jordanien, Pakistan skulle ha sina egna vattenkällor, liksom Israel och Indien.

Mänskligheten skulle tippa vågen från att identifiera Pseudomonas syringae som "dålig" till att erkänna den väsentliga konstruktiva naturen hos dessa regnframkallande bakterier och kanske många andra saker som vi också har betecknat "dålig". Där det finns en dålig, finns det alltid en bra. Vi måste titta oftare efter den konstruktiva, användbara sidan av det vi för länge har kallat "skadedjur".

Regn i Santa Fe, New Mexico - en normalt torr del av landet. |

Framtiden för Pseudomonas Syringae

Dr. Lindow fortsatte sina experiment med P. syringae och upptäckte därefter en mutantbakterie som han kallade "is-minus" -stam, som han sedan duplicerade sig själv genom GMO-experiment. Vid testning på flera olika grödor arbetade den mutanta stammen för att förhindra att växter frostat även under kallt väder. Detta är goda nyheter för fabriksbruk. För alla beroende på nederbörd, inklusive jordbrukare, kan det dock inte vara så goda nyheter. Om stammen konkurrerar tillräckligt bra med P. syringae för att driva ut den, kan det skapa allvarliga problem med vädret.

Frost i kallt väder och bakteriell isverk förstör grödor, men grödor kan inte överleva alls utan den nederbörd som genereras av iskärnbildande bakterier. Fortsatt experiment är avgörande för att öka vår förståelse för den roll P. syringae spelar inom den hydrologiska cykeln och för att ta reda på hur vi kan förbättra, snarare än förstöra, dess förmåga att skapa regn där det behövs.

Buss på en regnig dag i Albuquerque. Leta efter bevis på P. syringae och börja peka ut det för människor. Vi behöver denna medvetenhet för att spridas. |

För mer information:

  • The Long Strange Journey Of Earth s resande mikrober | Yale miljö 360
    Luftburna mikrober kan resa tusentals mil och högt in i stratosfären. Nu börjar forskare förstå den möjliga rollen för dessa mikrober som bakterier, svampsporer och små alger att skapa moln och regn.
  • Spåra snö och regn till bakterier som växer på grödor | New York Times
    Bakterien pseudomonas syringae, en levande organisme som fryser vid högre temperatur, fungerar som kärnor för regndroppar och snöflingor.