علم الأحياء الهوائية

علم الأحياء الهوائية (من اليونانية ἀήρ ، aēr ، " هواء "؛ βίος ، bios ، " حياة "؛ و- λογία ، -logia ) هو فرع من علم الأحياء يدرس النقل السلبي للجسيمات العضوية، مثل البكتيريا ، والجراثيم الفطرية ، والحشرات الصغيرة جدًا ، وحبوب اللقاح، والفيروسات . ^{[ 1 ]}

لطالما انخرط علماء الأحياء الهوائية في قياس حبوب اللقاح المحمولة جواً والجراثيم الفطرية والإبلاغ عنها كخدمة للأشخاص الذين يعانون من الحساسية . ^{[ 1 ]} ومع ذلك، فإن علم الأحياء الهوائية مجال متنوع، يرتبط بعلوم البيئة ، وعلوم النبات ، والأرصاد الجوية ، وعلم الظواهر ، وتغير المناخ . ^{[ 2 ]}

أول من ذكر مصطلح "علم الأحياء الهوائية" كان فريد كامبل ماير في ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 2 ]} تتراوح أحجام الجسيمات، التي يمكن وصفها بأنها عوالق هوائية ، عمومًا من النانومترات إلى الميكرومترات، مما يجعل اكتشافها أمرًا صعبًا. ^{[ 3 ]}

التذرية هي عملية تعليق الجسيمات الصغيرة والخفيفة في الهواء المتحرك. تُعرف هذه الجسيمات الآن باسم الهباء الحيوي ، وهي حبوب اللقاح وجراثيم الفطريات، ويمكن نقلها عبر المحيطات، أو حتى السفر حول العالم. ^{[ 4 ]} نظرًا للكميات الكبيرة من الميكروبات وسهولة انتشارها، قال مارتينوس بييرينك ذات مرة: "كل شيء موجود في كل مكان، والبيئة هي التي تنتقي". ^{[ 5 ]} هذا يعني أن العوالق الهوائية موجودة في كل مكان، وما زالت موجودة، ويعتمد بقاء بعضها على العوامل البيئية. توجد العوالق الهوائية بكميات كبيرة حتى في طبقة الحدود الجوية . ^{[ 6 ]} لا تزال آثار هذه التجمعات الجوية على المناخ وكيمياء السحب قيد الدراسة.

تدرس وكالة ناسا ووكالات بحثية أخرى المدة التي يمكن أن تبقى فيها هذه الجسيمات الحيوية العالقة في الهواء، وكيف يمكنها البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف المناخية القاسية. وتتشابه ظروف الغلاف الجوي العلوي مع مناخ سطح المريخ، وتساعد الميكروبات الموجودة على إعادة تعريف الظروف التي يمكن أن تدعم الحياة. ^{[ 7 ]}

تتألف عملية انتشار الجسيمات البيولوجية الهوائية من ثلاث خطوات: الإزالة من المصدر، والانتشار عبر الهواء، والترسب في مكانها. ^{[ 8 ]} يؤثر شكل الجسيمات والبيئة المحيطة بها على جميع المراحل الثلاث، ولكن بمجرد تحولها إلى رذاذ ، فإن مصيرها يعتمد على قوانين الفيزياء التي تحكم حركة الهواء .

إزالة من المصدر

يمكن أن تنتقل حبوب اللقاح والأبواغ من سطحها بفعل الرياح أو الاهتزاز. وعمومًا، تكون سرعة الرياح اللازمة لإطلاقها أعلى من متوسط ​​سرعة الرياح . ^{[ 8 ]} كما يمكن أن يتسبب رذاذ المطر في تحريك الأبواغ. بل إن بعض الفطريات قد تُحفزها عوامل بيئية على إطلاق الأبواغ بنشاط. ^{[ 8 ]}

أُجريت العديد من الدراسات لفهم أنماط انتشار حبوب اللقاح والأبواغ في الواقع. ولجمع العينات، تستخدم الدراسات غالبًا مصيدة أبواغ حجمية، مثل جهاز أخذ العينات من نوع هيرست. تلتصق الجسيمات بشريط أخذ العينات، ثم يمكن فحصها تحت المجهر. ^{[ 2 ]} يتعين على العلماء عدّ الجسيمات تحت التكبير، ثم تحليل الحمض النووي للعينات باستخدام تقنية تسلسل التباين المضخم (ASV) أو طريقة أخرى شائعة. ^{[ 10 ]}

من التحديات التي تُذكر مرارًا في الأدبيات العلمية أن اختلاف منهجيات الاختبار أو التحليل يجعل النتائج غير قابلة للمقارنة دائمًا بين الدراسات. ^{[ 5 ]} لذا، يجب جمع بيانات شاملة في كل دراسة للحصول على نموذج دقيق. وللأسف، لا توجد قاعدة بيانات لتوزيع الجسيمات الهوائية البيولوجية لمقارنة النتائج بها. ^{[ 5 ]}

التهاب الأنف التحسسي هو نوع من الالتهابات التي تصيب الأنف، ويحدث عندما يفرط الجهاز المناعي في رد فعله تجاه مسببات الحساسية الموجودة في الهواء. ^{[ 11 ]} وعادةً ما يُثار هذا الالتهاب لدى البشر بسبب حبوب اللقاح وغيرها من الجسيمات الحيوية العالقة في الهواء. ويتراوح معدل الإصابة به بين 10% و30% في الدول الغربية. ^{[ 12 ]} وتزداد الأعراض سوءًا خلال مواسم التلقيح، حيث يرتفع تركيز حبوب اللقاح في الهواء بشكل ملحوظ. ^{[ 13 ]} وفي هذه الفترات، يُعد البقاء في المنزل أحد السبل للحد من التعرض لهذه المواد. ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات أن مستويات حبوب اللقاح لا تزال مرتفعة داخل المنازل. وفي فصل الشتاء، تتجاوز مستويات حبوب اللقاح داخل المنازل مستوياتها في الهواء الطلق. ^{[ 13 ]}

تُعدّ البيانات الحديثة حول مستويات حبوب اللقاح بالغة الأهمية للأشخاص الذين يعانون من الحساسية. ومن بين القيود الحالية أن العديد من مصائد الأبواغ تتطلب من العلماء تحديد وعدّ حبوب اللقاح الفردية تحت التكبير. ^{[ 10 ]} وهذا يُؤدي إلى تأخير البيانات، أحيانًا لأكثر من أسبوع. ويجري حاليًا تطوير عدد من مصائد الأبواغ الأوتوماتيكية بالكامل، وبمجرد أن تُصبح جاهزة للعمل، ستُحسّن حياة الأشخاص الذين يعانون من الحساسية. ^{[ 10 ]}

توقع العلماء أن تؤدي النتائج المناخية لتغير المناخ إلى إضعاف حواجز انتشار حبوب اللقاح والجراثيم، مما يُقلل من التنوع البيولوجي في مختلف المناطق. ^{[ 4 ]} يزيد هطول الأمطار من ثراء التنوع البيولوجي (عدد الأنواع) في المناطق، لأن السحب تتشكل في طبقات الجو العليا حيث يوجد تنوع بيولوجي أكبر. ^{[ 4 ]} وعلى وجه الخصوص، في القطب الشمالي، أدى تغير المناخ إلى زيادة كبيرة في هطول الأمطار، وقد رصد العلماء ظهور أنواع جديدة من الميكروبات في المنطقة نتيجة لذلك. ^{[ 4 ]}

أظهرت الدراسات أن ارتفاع درجات الحرارة في فصل الصيف ومستويات ثاني أكسيد الكربون _يزيد من إجمالي كميات حبوب اللقاح التي تطلقها بعض الأشجار، كما يؤخر بدء موسم التلقيح. ^{[ 14 ]} ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لرصد الآثار طويلة المدى لتغير المناخ.

• انتقال العدوى عبر الهواء - انتقال الأمراض عن طريق الجسيمات المحمولة جواً 
• نظرية المياسما – نظرية طبية قديمة حول انتقال الأمراض عبر الهواء الفاسد 
• نموذج ويلز-رايلي – نموذج لانتقال الأمراض المنقولة بالهواء 

• زيمر، كارل (2025). محمول جواً: التاريخ الخفي للحياة التي نتنفسها . مجموعة بنغوين. ISBN 978-0-593-47359-7.