30
The Effect of Geographic Location on the Composition and Function of Indoor Microbes Shelly L. Miller @ShellyMBoulder [email protected]

The Effect of Geographic Location on the …nas-sites.org/builtmicrobiome/files/2016/07/Shelly-Miller.pdfThe Effect of Geographic Location on the Composition and Function of Indoor

Embed Size (px)

Citation preview

The Effect of Geographic Location on the Composition and Function of Indoor 

Microbes 

Shelly L. Miller

@[email protected]

Outline

• 1200 US homes (Barberán et al. 2015 Proc R Soc B)• Cross sectional study

• 15 Boulder CO homes (Emerson et al. 2016 Indoor Air)

• Longitudinal study

• CU Boulder Dorm Rooms (Luongo et al. 2016 Indoor Air)• 2.5 – 12 month study

• Boulder CO Flood (Emerson et al. 2015 Environ Sci Technol)

• One month study

1200 US homes (Barberán et al. 2015 Proc R Soc B)

If you want to change the types of fungi you are exposed to in your home, then it is best to move to a different home (preferably one far away). If you want to change your bacterial exposures, then you just have to change who you live with in your home.

Outer and inner main door trim as passive dust collector

1,500 samples collected

Barberán et al. 2015. PNAShomes.yourwildlife.org

Indoor communities were distinct from those found outdoors

Barberán et al. 2015. Proc. Royal Soc. B.

BACTERIA FUNGI

inside outsideinsideoutside

Indoor communities had greater diversity

Barberán et al. 2015. Proc. Royal Soc. B.

BACTERIA FUNGI

inside outsideinsideoutside

Indoor and outdoor samples harbored distinct microbial communities

Barberán et al. 2015. Proc. Royal Soc. B.

BACTERIA FUNGI

outside

inside

AspergillusFusariumPenicilliumEurotium

Common household molds

Wood‐degraders

Human skin associated

Fungi more common inside homes:

MalasseziaTrichosporon

StereumTrametesSchizophyllumChaetomium

Skin

Chloroplast

Stool

Soil

Insect

Sea

0

10

100

1000

0

10

100

1000

0

10

100

1000

0

10

100

1000

0

10

100

1000

0

10

100

1000

0.01 0.10 0.25 0.50 1.00Proportion

Num

ber o

f sam

ples

Bacteria found indoors are more likely to come from home occupants

indooroutdoor

FUNGI

BACTERIA

Outdoor environment strongly influences indoor fungi (predicable by soil, climate, geography)

FUNGI

Home occupants structure indoor bacterial communities (not predicable by soil, climate, geography)

BACTERIA

15 Boulder CO homes (Emerson et al. 2016 Indoor Air)

most airborne bacterial communities in homes are just as different a few weeks apart as they are many months apart.

16

Outdoor and indoor airborne particles actively sampled with additional environmental variables

15 homes x 2 days per season x 4 seasons = 120 samples

Home air contains spore formers (e.g., Bacilli) and human skin, mouth, and gut bacteria (e.g., Comamonadaceae, Prevotella, and Veillonella)

What bacteria are we inhaling indoors, and how do they vary over time?

17

B.

Actinobacteria

Alphaproteobacteria

Gammaproteobacteria

Betaproteobacteria

Bacilli

Clostridia

Saprospirae

Cytophagia

Thermoleophilia

Bacteroidia

Most Variable Indoor Air (Home K) Least Variable Indoor Air (Home Q)100

80

60

0

40

20

100

80

60

40

20

0

Rela

tive

Abu

ndan

ce (%

)

Rela

tive

Abu

ndan

ce (%

)

1/15/1

3

Date Date

5/3/1

36/1

0/13

7/12/1

38/2

0/13

9/26/1

311/1

/13

1/18/1

32/1

9/13

4/15/1

35/2

6/13

7/22/1

39/1

/13

18

Highest temporal variability

Figure 2

0.7

0.8

0.9

1.0

Bray

-Cur

tis D

issi

mila

rity

K J N P H G E R C A M D F B Q

indoor air

outdoor air

A.

Home

Highest temporal variability

CU Boulder Dorm Rooms (Luongo et al. 2016 Indoor Air)

By examining the abundances of bacterial genera, we can predict the sex of room occupants.

Passively sampled indoor dust over 2.5 months

Actively sampled fan coil unit air over 1 year

Lactobacillus

Corynebacterium

qPCR

Boulder CO Flood (Emerson et al. 2015 Environ SciTechnol)

The impact of flooding is persistent. Bacterial and fungal community composition, and fungal abundances, are different in flooded homes despite remediation.

2013 Colorado Front Range flood

25

Passive Dust Sampler

Study Basements

Study Homes in South Boulder

26HVAC Filter

Emerson et al., 2015

Are microbial communities different in flooded homes? YES

p = 0.004p = 0.001

FUNGIBACTERIA

FloodedNot Flooded

Are microbial abundances different in flooded homes? YES

Flooded homes 76% higher (not statistically significant, p = 0.2)

Flooded homes 210% higher (significant, p = 0.01)

Emerson et al., 2015

Univ. of Colorado Albert BarberánJoanne EmersonNoah FiererJessica HenleyPat Keady Jon LeffJulia LuongoShelly Miller

North Carolina State Univ.Rob DunnHolly Menninger

Funding provided by:National Science FoundationA.P. Sloan FoundationPersonal Genome ProjectJames. S. McDonnell Foundation

References• Barberán, Albert, Robert R. Dunn, Brian J. Reich, Krishna Pacifici, Eric B. Laber, Holly L. Menninger, James M. Morton et al. "The ecology of microscopic life in household dust." In Proc. R. Soc. B, vol. 282, no. 1814, p. 20151139. The Royal Society, 2015.

• Emerson, Joanne B., Patricia B. Keady, Tess E. Brewer, Nicholas Clements, Emily E. Morgan, Jonathan Awerbuch, Shelly L. Miller, and Noah Fierer. "Impacts of flood damage on airborne bacteria and fungi in homes after the 2013 Colorado Front Range flood." Environmental science & technology 49, no. 5 (2015): 2675‐2684. 

• Emerson, Joanne B., Patricia B. Keady, Nicholas Clements, Emily E. Morgan, Jonathan Awerbuch, Shelly L. Miller, and Noah Fierer. ”High temporal variability in airborne bacterial diversity and abundance inside single‐family residences." Indoor Air (2016). 

• Luongo, Julia C., Albert Barberán, Robin Hacker‐Cary, Emily E. Morgan, Shelly L. Miller, and Noah Fierer. "Microbial analyses of airborne dust collected from dormitory rooms predict the sex of occupants." Indoor air (2016).