AEROBIOLOGIE ANEB O ŽIVOTĚ VE VZDUCHU


Obr. 1: Modifikovaná pylová past Tauberova typu, do které otvorem ve víčku samovolně sedimentuje pyl. Krkonoše, říjen 2013

Už se vám také stalo, že jste na jaře hledali pod nánosem žlutého prachu své modré auto? Nebo jste najednou všichni v práci dostali rýmu?

Vaše nažloutlé auto má na svědomí pyl dovátý z právě kvetoucích jehličnanů (u nás především borovice a smrku) a rýmu ve většině případů vzdušný přenos virů. Ačkoliv se to tedy někdy na první pohled nezdá, protože pylové zrno ani virion nejsme schopni pouhým okem vidět, všude kolem nás je vzduch plný života. Mikroskopicky malého života.

S pyly a viry se vzduchem pasivně pohybují další malé biologicky aktivní objekty, jako jsou řasy, bakterie, úlomky rostlinných a živočišných těl či spory hub. Těmito objekty, jejich zdroji, způsobem šíření a vlivy se zabývá věda zvaná aerobiologie.

Pohled do historie

Pro bližší seznámení s aerobiologií se podíváme na zásadní milníky jejího historického vývoje. Cestou do minulosti se nejdříve dostaneme do starověkého Řecka, kde byl zřejmě v polovině 8. století př. n. l. složen (pravděpodobně Homérem) epos Ilias. V tomto díle se nacházejí nejstarší dochované zmínky popisující problémy s lapáním po dechu či „hladem po vzduchu“, objevující se například po silné námaze. V 5. století př. n. l. se pak Hippokratés snažil nalézt původ těchto problémů. Oba dva se pokoušeli o totéž, vysvětlit příčiny astmatu, které však v té době ještě nebylo možné objasnit. O několik století později, konkrétně v polovině 1. století př. n. l., pozoroval římský filosof Lucretius prachové částice ve slunečním paprsku v tmavé místnosti. Pohyb si vysvětloval bombardováním částeček neviditelnými atomy, tj. teorií, která tehdy převládala jako vysvětlení nákazy nemocemi.

Po Lucretiovi pak trvalo mnoho staletí, než badatelé opět začali studovat různorodé částice ve vzduchu. Italský botanik P. A. Micheli v první třetině 18. století popsal rod Aspergillus a ze svých mykologických experimentů vyvodil závěr, že se plísně z jednoho plátku ovoce na druhý, několik cm vzdálený, rozšiřují pomocí vzduchu. V průběhu 18. století se vědci s rozvojem mikroskopie a botaniky začali více zabývat stavbou květu, pylem a jeho šířením, jako například anglický botanik T. A. Knight, který v té době popsal přenos pylu větrem na dlouhé vzdálenosti.

Jedním z prvních průkopníků spojovaných přímo s aerobiologií je německý mikrobiolog Ch. G. Ehrenberg. V polovině 19. století mikroskopicky zkoumal dešťové kapky, prach či sněhové vločky, ve kterých hledal mikroorganismy. Nedlouho po něm popsal francouzský biolog L. Pasteur teorii o zárodkovém vzniku nemocí, německý mikrobiolog R. Koch zjistil příčinu antraxu a tuberkulózy a anglický lékař a fotograf R. L. Maddox v roce 1870 sestavil aerokoniskop, přístroj, ve kterém částečky ze vzduchu, pasivně proudící kónickým tunelem (obr. 2 – A ), ulpívaly na lepivém povrchu sklíčka (obr. 2 – B ). Maddoxův kolega D. D. Cunningham přístroj používal v Kalkatě pro výzkum cholery. Na sklíčko se mu však zachytával především pyl a spory hub. V roce 1871 byla v Paříži v parku Montsouris založena meteorologická stanice (l´Observatoire de Montsouris). Pro její účely byl P. Miquelem, prvním profesionálním aerobiologem, sestaven nejstarší známý volumetrický lapač spor, jenž pomocí vodního čerpadla aktivně nasával vzduch na sklíčko potřené glycerinem.

Ke konci 19. století se britský fyzik Ch. H. Blackley zabýval další aerobiologickou metodou sběru pylu – gravimetrickou. Pylová zrna jsou zachycována na adhezivní médium pasivně pomocí jejich samovolné sedimentace. Svými pokusy mimo jiné dokázal, že příčinou „senné“ rýmy jsou jednoznačně pylová zrna.

Termín aerobiologie byl poprvé použit ve 30. letech minulého století v abstraktu amerického vědce F. C. Meiera jako název pro projekt o mikrobiálním životě ve vzduchu. Meier však „svou“ vědu neměl nikdy možnost rozvíjet, neboť cestou na představení svých předběžných výsledků zemřel při letecké havárii. Moderní aerobiologie 20. století je tedy spojena především s P. H. Gregorym, britským vědcem, který se spolu s meteorology zabýval výzkumem větrného transportu částic, jejich depozicí, disperzí či rychlostí jejich přenosu. Spolu se svým britským kolegou J. M. Hirstem založil a standardizoval volumetrickou metodu měření vzdušných částic vztaženou k m3 vzduchu. Právě Hirstem je pak v roce 1952 sestaven první standardizovaný volumetrický lapač spor, tzv. „Hirst Spore Trap“, který funguje na principu nasávání vzduchu na lepkavé medium rychlostí 10 l/min, což se rovná průměrnému objemu vzduchu nadýchaného za minutu průměrným dospělým člověkem. Hirstův lapač našel ihned po svém uvedení do praxe uplatnění ve zdravotnictví a zemědělství, ve kterých je používán dodnes. Další typ pylového lapače používaného v současnosti je Tauberova past – otevřená nádoba zapuštěná do země, do které samovolně sedimentuje pyl (tj. gravimetrická metoda). Tyto pasti (obr. 1 ) se využívají při studiu akumulace pylu za určitou jednotku času na určitém místě v krajině a pro sledování lokálního, regionálního a dálkově transportovaného pylu. Získané výsledky a informace o vztazích mezi vyskytující se vegetací a pylem jsou využívány paleoekology při rekonstrukcích vzhledu krajiny v dobách, ze kterých je k dispozici informace pouze pylová. Jiné lapače, založené například na postupném oddělování různě velkých částic ve vzduchu, jsou pak využívány v alergologii, imunologii či ekotoxikologii ke zhodnocení aktuální korelace mezi obsahem pylových zrn či hub a alergenicitou ovzduší.

Aerobiologie a alergologie

Z předchozích řádků je zřejmé, že aerobiologie je multidisciplinární obor, který se rozvíjí a vzájemně ovlivňuje spolu s botanikou, palynologií, paleoekologií, medicínou či meteorologií. Některé obory využívají poznatků aerobiologie téměř denně, jako například lékařský obor zaměřený na alergie – alergologie.


Obr. 3: Tři pylová zrna naší alergologicky nejvýznamnější dřeviny břízy (Betula) a jedno pylové zrno alergologicky středně významné dřeviny jasanu (Fraxinus), barveno safraninem.

Obr. 4: Spora rodu Alternaria. Spolu s rodem Cladosporium jsou nejčastějšími venkovními mykologickými původci alergických dýchacích problémů
(v našich podmínkách).

Nejčastějším projevem alergie je alergická („senná“) rýma, kterou nejčastěji způsobují pylová zrna ( obr. 3), popřípadě spory hub ( obr. 4). Pro zpřesnění lékařské péče a uzpůsobení aktivit alergiků (větrání domu, sport, dovolená) je nutné znát aktuální pylový stav ovzduší. Z tohoto důvodu zahájila v roce 1988 provoz Centrální evropská pylová databanka ve Vídni (European Aeroallergen Network Server – EANS), využíva- jící pro vyhodnocování ovzduší

sedmidenní volumetrické lapače spor dle Hirsta. Od té doby se v Evropě a dalších částech světa postupně rozvíjí síť pylových monitorovacích stanic, ke které se v roce 1992 připojilo i tehdejší Československo. Česká pylová informační služba poskytuje jednou týdně aktuální údaje o pylovém stavu ovzduší na svých webových stránkách či prostřednictvím médií. Vylepšení v podobě pylové předpovědi na další dny přináší právě na základě údajů z pylových monitorovacích stanic a dále předpovědi počasí model SILAM Finského meteorologického institutu.

Je tedy patrné, že aerobiologie zažívá v poslední době silný rozvoj a kromě stále převážně odborného využití, jako je například základní výzkum v paleoekologii, proniká více a více do sféry aplikovaných věd a zdravotní péče.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Kontakt:
Mgr. Barbora Obstová
(barbora.obstova@ibot.cas.cz
; Oddělení vegetační ekologie)

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •