Ученые обнаружили, что определенные грибковые белки способны вызывать образование льда при более теплых отрицательных температурах, предлагая потенциально более безопасную и эффективную альтернативу текущим методам, таким как засев облаков на основе иодида серебра. Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, могут революционизировать такие области, как изменение погоды, сохранение продуктов питания и даже климатическое моделирование.
Проблема с Текущей Ядерной Формацией Льда
Традиционный засев облаков полагается на частицы, такие как иодид серебра, чтобы заставить воду в облаках замерзать, создавая кристаллы льда, которые растут в дождь. Однако иодид серебра высокотоксичен, вызывая опасения по поводу воздействия на окружающую среду и здоровье. Это новое открытие предлагает нетоксичную замену: грибковые белки, способные выполнять ту же функцию.
Как Грибы Вызывают Замерзание
Команда под руководством профессора Бориса Винатцера из Virginia Tech определила конкретные белки внутри определенных грибов (семейство Mortierellacae), которые действуют как эффективные нуклеаторы льда. Эти белки заставляют молекулы воды замерзать даже при немного более теплых температурах, чем считалось ранее возможным. Процесс имитирует естественный «снежный ком», где кристаллы льда растут по мере замерзания большего количества воды на них, в конечном итоге становясь достаточно тяжелыми, чтобы выпадать в виде осадков.
Неожиданное Бактериальное Происхождение
Интересно, что грибковый ген, ответственный за эту способность к нуклеации льда, по-видимому, произошел от бактерий посредством горизонтального переноса генов — процесса, при котором генетический материал передается между несвязанными видами. Профессор Винатцер отметил: «Для грибов нетипично приобретать гены от бактерий, поэтому открытие этого бактериального происхождения было неожиданным». С тех пор грибы адаптировались и усовершенствовали белок, сделав его еще более эффективным.
Применение Помимо Засева Облаков
Потенциальные области применения простираются далеко за пределы изменения погоды:
- Сохранение Продуктов: Грибковые белки предлагают более безопасное добавление для замораживания продуктов питания по сравнению с бактериальными нуклеаторами льда, поскольку они не содержат клеток и растворимы в воде.
- Криоконсервация: Эти белки могут улучшить сохранение клеток (тканей, спермы, яйцеклеток, эмбрионов), инициируя замораживание до того, как произойдет повреждение. Маленький молекулярный размер обеспечивает лучшую защиту, чем введение целых бактериальных клеток.
- Климатическое Моделирование: Понимание распространенности этих грибковых молекул в облаках может уточнить климатические модели, улучшая прогнозы того, сколько излучения отражается обратно в космос, а сколько поглощается Землей.
«Если мы научимся дешево производить достаточное количество этого грибкового белка, то сможем ввести его в облака и сделать засев облаков гораздо безопаснее», — сказал профессор Винатцер.
Почему Это Важно
Это открытие подчеркивает потенциал биовдохновленных технологий. Используя природные процессы, исследователи могут разрабатывать решения, которые являются одновременно эффективными и экологически безопасными. Долгосрочные последствия включают более точные климатические прогнозы, более безопасные промышленные методы замораживания и устойчивую альтернативу токсичным агентам для засева облаков.
Это исследование подчеркивает важность непрерывного геномного секвенирования и достижений в области компьютерных наук в раскрытии скрытых возможностей природного мира.
Rosemary J. Eufemio et al. 2026. A previously unrecognized class of fungal ice-nucleating proteins with bacterial ancestry. Science Advances 12 (11); doi: 10.1126/sciadv.aed9652.
