Новое исследование международной группы ученых раскрыло секреты удивительной природной машины для производства льда — крошечной бактерии Pseudomonas syringae, которая способна мгновенно превращать воду в кристаллы льда.
© Howard F. Schwartz, Colorado State University)
Ученые предполагают, что эти крошечные живые организмы вполне могут создавать облака и вызывать снег и дождь. Впрочем, это предположение не получило непосредственных доказательств в рамках представленного исследования, результаты которого были опубликованы на днях в журнале Science Advances. Пока авторы научного труда лишь раскрыли механизм, посредством которого бактерии превращают воду в лед. Как установили исследователи, бактерии Pseudomonas syringae вырабатывают особые белки, создающие кристаллы льда при температуре, при которой вода обычно не замерзает.
Бактерии Pseudomonas syringae часто встречаются на сельскохозяйственных культурах, растениях и деревьях. Кристаллы льда, которые они производят, способны разрушить ткани — таким образом бактерии попадают внутрь растения и получают доступ к питательным веществам. Эти бактерии активно используют для производства искусственного снега на горнолыжных курортах по всему миру.
В последние десятилетия ученые обнаруживали бактерии Pseudomonas syringae непосредственно в атмосфере, а также в естественном снегу в самых разных уголках мира, в том числе в США и Европе, а также в Антарктиде. До сих пор ученые могли только догадываться, как эти бактерии заставляют воду мгновенно замерзать, несмотря на несоответствующие температурные условия.
В ходе нынешнего исследования ученые использовали коммерческий продукт под названием Snowmax — порошок, который используется для производства искусственного снега. Основу этого продукта составляют мертвые бактерии P. syringae. Несмотря на то, что бактерии не живые, на их клеточных стенках по-прежнему остается льдообразующий белок, который и вступает во взаимодействие с водой. Как установили авторы нынешнего исследования, белок P. syringae организует молекулы вокруг по заданному шаблону, формируя кристаллы льда. Кроме того, по словам ученых, бактерии действуют по аналогии с холодильником — отводят тепло от воды.
Как и любое другое исследование, нынешняя работа имеет свои недостатки. Так, авторы исследования использовали не только данные экспериментов, но и задействовали компьютерное моделирование. То есть, исследователи наблюдали, как взаимодействуют вода и бактерии и уже на основе этих наблюдений делали обоснованное предположение о том, что именно делали белки бактерий.
Борис Винацер, фитопатолог из Колледжа сельского хозяйства и медико-биологических наук Политехнического университете Виргинии, который изучал P. syringae в течение многих лет, считает именно это обстоятельство одним из главных недостатков исследования.
«Это все еще гипотеза, интерпретация определенных измерений и определенного моделирования, но не прямое наблюдение того, что происходит. В моем понимании, это не точный вывод, основанный на данных. Это вероятностное объяснение наблюдения», — отмечает ученый. При этом он не умаляет значения данного исследования, подчеркивая лишь, что это «не последнее слово» в данном вопросе.
Что касается вероятного участия бактерии P. syringae в формировании облаков и осадков, то данная работа также не дает никаких точных ответов, а лишь объясняет физику данного процесса и выдвигает новые предположения.
Так, ученые предполагают, что P. syringae, переносимые в атмосферу с земли ветром, понижают температуру замерзания примерно до −4… −8 градусов по Цельсию и способствуют образованию кристаллов льда. Однако, чтобы подтвердить эту теорию, потребуются новые исследования.