Hvordan lyseksponering ændrer bakteriesamfund i husholdningsstøv

Færre bakterier var i live i det støv, der blev udsat for begge typer lys, sammenlignet med støvprøverne i de mørke kasser. De bakteriearter, der stadig var i live i det støv, der blev udsat for lys, lignede de bakterier, der typisk findes i udendørsmiljøer.

For at måle mængden af lys i og omkring disse modelrum blev der placeret automatiske sensorer inde i hver kasse. Vi placerede også en sensor uden for kasserne for at måle sollyset. For at holde kasserne under forhold, der lignede dem, der findes i et rigtigt kontor eller klasseværelse, blev kasserne placeret i større trækasser, hvor vi kunne kontrollere temperaturen, luftfugtigheden og mængden af lys. Det gav os mulighed for at holde de samme forhold i alle kasser, så det eneste, der varierede, var mængden af lys, som støvet blev udsat for. Vi havde også flere identiske prøver (kaldet replikater) for hver type lysbehandling for at sikre, at de effekter, vi så, ikke var tilfældige. Modelrummene blev efterladt i denne større kasse på taget af en bygning i 90 dage. Det er omtrent den gennemsnitlige tid, som støv svæver rundt i dit hjem, før det bliver fjernet. På taget oplevede kasserne dag og nat, ligesom rummene ville gøre i en rigtig bygning.

Måling af bakterier efter forsøget

Efter at prøverne havde tilbragt 90 dage på taget, blev de indsamlet og forberedt til test. Hver støvprøve blev delt i to: Den ene halvdel blev bevaret, som den var, og den anden halvdel blev behandlet med et kemikalie, der hedder propidium monoazide (PMA). PMA binder sig til DNA, der er spildt ud af døde celler, som er gået i stykker. Det gjorde vi for at få DNA fra døde celler “af vejen”, så vi kunne være sikre på, at vi kun så på DNA fra levende celler i den pågældende prøve. Ved at sammenligne støvprøven, der var behandlet med PMA, med den ubehandlede prøve, kunne vi sammenligne det DNA, vi fandt i støvet, og finde ud af, hvilke typer bakterier der døde, når de blev udsat for lys.

Vi fjernede DNA’et fra bakterierne i det almindelige og PMA-behandlede støv ved at bryde bakteriecellerne op og vaske alt væk, der ikke var DNA. Derefter brugte vi en laboratorieteknologi kaldet DNA-sekventering til at aflæse DNA’et. Vi sammenlignede de bakterielle DNA-sekvenser fra vores støvprøver med en database over kendte bakterier for at finde ud af, hvilke typer bakterier der var til stede i støvet. Det svarer lidt til at søge efter sin yndlingssang på internettet ved kun at bruge en del af teksten. Vi sammenlignede bakterietyperne i støvet i hver af vores lysbehandlinger for at se, hvilke typer der overlevede de forskellige typer belysning.

Lyseksponering ændrer bakteriesamfund i støv

Vi fandt ud af, at lyset påvirkede de typer af bakterier, der var til stede i kasserne! Den prøve, der tilbragte 90 dage i en mørk kasse, indeholdt flere forskellige bakterietyper end begge kasser, der fik lys ind gennem et vindue (figur 2). Det betyder, at mørket gjorde det muligt for flere forskellige bakteriearter at overleve, og vi tror, at det skyldes, at de lysfølsomme arter ikke blev dræbt af lyset. De bakterier, der overlevede i de mørke kasser, havde en tendens til at ligne de arter, vi kan finde på menneskehud, og som måske ikke kan tåle ret meget sollys.

Støvet fra kasserne med vinduer, der lukkede enten synligt lys eller UV-lys ind, havde færre levende bakterier, fordi ikke alle bakterier kan lide at leve i lyset (figur 2). De bakterier, der overlevede lysbehandlingerne, lignede de typer, vi kan finde svævende rundt i luften udendørs, på steder, hvor mikrober skal forholde sig til lys hver dag. Der var dog nogle forskelle mellem de specifikke bakterietyper, der blev fundet i støv fra de kasser, der lod UV-lys komme ind, og dem, der lod synligt lys komme ind. Det tyder på, at UV-lys kan dræbe nogle bakterier, som synligt lys ikke dræber, og vice versa (figur 2).

Hvad kan være årsagen til disse forandringer?

Vi tror ikke, at det store antal bakterier, der blev fundet i de mørke kasser, skyldtes, at bakterierne formerede sig i mørket, da der ikke var nok vand i kassernes miljø til, at bakterierne kunne dele sig. Vi fandt ud af, at den mest udbredte type bakterier i prøven fra de mørke kasser var fra en gruppe kaldet Saccharopolyspora, som generelt findes i jord og bygninger på landet, der har meget kontakt med naturlige miljøer. Saccharopolyspora kan bidrage til luftvejssygdomme, som mennesker får, når de opholder sig indendørs og kommer i kontakt med denne bakterie, men der er stadig brug for forskning for at forstå, hvornår og hvorfor det sker.

Da Saccharopolyspora og andre bakterier manglede eller fandtes i meget lavere antal i de kasser, der blev udsat for begge typer lys, rejser det den interessante mulighed, at lys kan være i stand til at begrænse eller ændre væksten af forskellige bakterier i bygninger, hvor vi virkelig bekymrer os om tilstedeværelsen af bakterier, som f.eks. på hospitaler. Måske kunne vi designe bygninger, så de lukker mere naturligt dagslys ind, herunder både synligt lys og UV-lys, for at holde bakterierne indendørs på et lavere niveau. Denne undersøgelse testede dog ikke, om nogen af de bakterier, der var følsomme over for lys, var skadelige for mennesker, så vi kan ikke drage konklusioner om, hvorvidt det rent faktisk ville gavne menneskers sundhed at lukke mere lys ind. En mikrobes evne til at overleve indendørs er kompliceret og påvirkes af mange forhold, herunder tilgængeligheden af fugt, og hvor ofte mennesker tilfører flere mikrober til indeklimaet. Der er brug for flere eksperimenter for at bestemme lysets mikrobedræbende egenskaber under bredere forhold, såsom højere luftfugtighed, temperaturændringer, ændringer i solens placering og meget mere. Andre eksperimenter skal se på, hvordan lysfølsomme bakterier kan interagere med andre organismer, der findes indendørs, som f.eks. vira, svampe og protozoer.

Hvordan kan vi anvende denne viden til gavn for mennesker?

Resultaterne af vores eksperimenter tyder på, at lys påvirker, hvilke bakterier der kan leve i vores bygninger. Det betyder, at arkitekter og belysningseksperter, der designer bygninger og bestemmer, hvor meget lys og hvilken slags lys et rum får, måske kan hjælpe med at kontrollere, hvilke mikrobielle samfund vi deler vores hjem, kontorer og klasseværelser med. I fremtiden skal faktorer som luftfugtighed, bygningens placering, mængden af skygge, antallet af mennesker i en bygning og ventilation, for at nævne nogle få, undersøges samtidig for at bestemme dagslysets sande indvirkning på mikrobielle samfund i det byggede miljø.