Naukowcy odkryli, że niektóre białka grzybów są w stanie wywołać tworzenie się lodu w cieplejszych temperaturach poniżej zera, co stanowi potencjalnie bezpieczniejszą i skuteczniejszą alternatywę dla obecnych metod, takich jak zasiewanie chmur na bazie jodku srebra. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Science Advances mogą zrewolucjonizować takie dziedziny, jak modyfikacja pogody, konserwacja żywności, a nawet modelowanie klimatu.
Problem z obecnym powstawaniem lodu nuklearnego
Tradycyjne zasiewanie chmur opiera się na cząsteczkach takich jak jodek srebra, które powodują zamarzanie wody w chmurach, tworząc kryształki lodu, które rosną podczas deszczu. Jednakże jodek srebra jest wysoce toksyczny, co budzi obawy dotyczące wpływu na środowisko i zdrowie. To nowe odkrycie oferuje nietoksyczny zamiennik: białka grzybowe, które mogą pełnić tę samą funkcję.
Jak grzyby powodują zamrożenie
Zespół kierowany przez profesora Borisa Winatzera z Virginia Tech zidentyfikował specyficzne białka w niektórych grzybach (rodzina Mortierellacae), które działają jako wydajne zarodki zarodkowania lodu. Białka te powodują zamarzanie cząsteczek wody nawet w temperaturach nieco wyższych, niż wcześniej sądzono. Proces ten przypomina naturalną „kulę śnieżną”, w której kryształki lodu rosną w miarę zamarzania na nich większej ilości wody, ostatecznie stając się na tyle ciężkie, że spadają w postaci opadów.
Nieoczekiwane pochodzenie bakteryjne
Co ciekawe, wydaje się, że gen grzyba odpowiedzialny za zdolność do zarodkowania lodu wyewoluował z bakterii w drodze poziomego transferu genów, czyli procesu, w którym materiał genetyczny jest przekazywany pomiędzy niespokrewnionymi gatunkami. Profesor Winatzer powiedział: „To niezwykłe, że grzyby nabywają geny od bakterii, więc odkrycie tego bakteryjnego pochodzenia było nieoczekiwane”. Od tego czasu grzyby przystosowały się i ulepszyły białko, czyniąc je jeszcze bardziej skutecznym.
Aplikacje wykraczające poza zasiewanie w chmurze
Potencjalne zastosowania wykraczają daleko poza modyfikację pogody:
- Konserwacja żywności: Białka grzybów stanowią bezpieczniejszy dodatek do zamrażania żywności niż bakteryjne nukleatory lodu, ponieważ są pozbawione komórek i rozpuszczalne w wodzie.
- Kriokonserwacja: Białka te mogą poprawić konserwację komórek (tkanek, plemników, komórek jajowych, zarodków), inicjując zamrożenie, zanim nastąpi uszkodzenie. Mały rozmiar cząsteczek zapewnia lepszą ochronę niż wstrzyknięcie całych komórek bakteryjnych.
- Modelowanie klimatu: zrozumienie częstości występowania cząsteczek grzybów w chmurach może udoskonalić modele klimatyczne, poprawiając przewidywania ilości promieniowania odbijanego z powrotem w przestrzeń kosmiczną i ilości pochłanianej przez Ziemię.
„Jeśli uda nam się tanio wyprodukować wystarczającą ilość tego białka grzybowego, możemy wstrzyknąć je do chmur i sprawić, że zasiewanie chmur stanie się znacznie bezpieczniejsze” – powiedział profesor Winatzer.
Dlaczego to jest ważne
Odkrycie to podkreśla potencjał technologii inspirowanych biologią. Wykorzystując naturalne procesy, badacze mogą opracowywać rozwiązania, które są zarówno wydajne, jak i przyjazne dla środowiska. Długoterminowe skutki obejmują dokładniejsze prognozy klimatyczne, bezpieczniejsze metody chłodzenia przemysłowego i zrównoważoną alternatywę dla toksycznych czynników zasiewających chmury.
Badania te podkreślają znaczenie ciągłego sekwencjonowania genomu i postępu w informatyce w odkrywaniu ukrytych możliwości świata przyrody.
Rosemary J. Eufemio i in. 2026. Nieznana wcześniej klasa białek zarodkujących lód grzybów o pochodzeniu bakteryjnym. Postęp nauki 12 (11); doi: 10.1126/sciadv.aed9652.
