Forscher haben herausgefunden, dass bestimmte Pilzproteine bei wärmeren Minustemperaturen die Eisbildung auslösen können. Dies stellt eine potenziell sicherere und effizientere Alternative zu aktuellen Methoden wie der Wolkenbildung auf Silberiodidbasis dar. Die in Science Advances veröffentlichten Ergebnisse könnten Bereiche revolutionieren, die von der Wettermodifikation über die Lebensmittelkonservierung bis hin zur Klimamodellierung reichen.
Das Problem mit der aktuellen Eiskeimbildung
Bei der traditionellen Wolkenbildung werden Partikel wie Silberjodid eingesetzt, um das Wasser in den Wolken zum Gefrieren zu bringen und so Eiskristalle zu bilden, die zu Regen heranwachsen. Allerdings ist Silberiodid hochgiftig, was zu Umwelt- und Gesundheitsproblemen führt. Diese neue Entdeckung bietet einen ungiftigen Ersatz: Pilzproteine, die die gleiche Funktion erfüllen können.
Wie Pilze das Gefrieren auslösen
Das Team unter der Leitung von Professor Boris Vinatzer von der Virginia Tech identifizierte spezifische Proteine in bestimmten Pilzen (Familie Mortierellacae), die als effiziente Eiskeimbildner fungieren. Diese Proteine bewirken, dass Wassermoleküle bereits bei etwas wärmeren Temperaturen gefrieren, als bisher für möglich gehalten wurde. Der Prozess spiegelt einen natürlichen „Schneeballeffekt“ wider, bei dem Eiskristalle wachsen, wenn mehr Wasser auf ihnen gefriert, und schließlich schwer genug werden, um als Niederschlag zu fallen.
Der unerwartete bakterielle Ursprung
Interessanterweise scheint das Pilzgen, das für diese Fähigkeit zur Bildung von Eiskeimen verantwortlich ist, durch horizontalen Gentransfer von Bakterien entstanden zu sein – ein Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Arten geteilt wird. Professor Vinatzer bemerkte: „Es ist nicht üblich, dass Pilze Gene von Bakterien erwerben, daher war die Entdeckung dieses bakteriellen Ursprungs unerwartet.“ Die Pilze haben das Protein inzwischen angepasst und verfeinert, wodurch es noch wirksamer wird.
Anwendungen jenseits von Cloud Seeding
Die möglichen Anwendungen gehen weit über die Wettermodifikation hinaus:
- Lebensmittelkonservierung: Pilzproteine bieten im Vergleich zu bakteriellen Eiskeimbildnern einen sichereren Zusatzstoff zum Einfrieren von Lebensmitteln, da sie zellfrei und wasserlöslich sind.
- Kryokonservierung: Diese Proteine können die Konservierung von Zellen (Gewebe, Spermien, Eier, Embryonen) verbessern, indem sie das Einfrieren einleiten, bevor Schäden auftreten. Die geringe Molekülgröße ermöglicht einen besseren Schutz als die Einführung ganzer Bakterienzellen.
- Klimamodellierung: Das Verständnis der Verbreitung dieser Pilzmoleküle in Wolken kann Klimamodelle verfeinern und Vorhersagen darüber verbessern, wie viel Strahlung in den Weltraum zurückreflektiert oder von der Erde absorbiert wird.
„Wenn wir lernen, wie wir kostengünstig genug von diesem Pilzprotein herstellen können, könnten wir es in Wolken füllen und die Aussaat von Wolken viel sicherer machen“, sagte Professor Vinatzer.
Warum das wichtig ist
Die Entdeckung unterstreicht das Potenzial bioinspirierter Technologien. Durch die Nutzung natürlich vorkommender Prozesse können Forscher Lösungen entwickeln, die sowohl effektiv als auch umweltfreundlich sind. Zu den langfristigen Auswirkungen gehören genauere Klimavorhersagen, sicherere industrielle Gefrierpraktiken und eine nachhaltige Alternative zu giftigen Wolkenbildungsmitteln.
Diese Forschung unterstreicht die Bedeutung der fortlaufenden Genomsequenzierung und der Fortschritte in der Informatik für die Aufdeckung verborgener Fähigkeiten in der natürlichen Welt.
Rosemary J. Eufemio et al. 2026. Eine bisher unbekannte Klasse von eisbildenden Proteinen aus Pilzen mit bakterieller Abstammung. Wissenschaftliche Fortschritte 12 (11); doi: 10.1126/sciadv.aed9652.
