Ученые выяснили, как некоторые грибы способны запускать образование льда при сравнительно высоких отрицательных температурах. Речь идет о белках, которые работают как центры кристаллизации: вокруг них переохлажденная вода быстрее превращается в лед. Этот процесс важен не только для микробиологии, но и для понимания того, как биологические частицы могут участвовать в формировании облаков, дождя и снега. Исследование опубликовано в Science Advances.
Ранее подобная способность была хорошо известна у некоторых бактерий, в том числе у Pseudomonas syringae. Такие микроорганизмы могут попадать в атмосферу, становиться частью облачных аэрозолей и помогать формированию ледяных кристаллов, которые затем выпадают в виде осадков. Новая работа показала, что похожий механизм есть и у грибов семейства Mortierellaceae. При этом грибные белки оказались водорастворимыми и не зависят от клеточной мембраны, что делает их особенно интересными для изучения.
Ключ к механизму оказался в гене, близком к бактериальному InaZ. Исследователи пришли к выводу, что предки грибов могли получить этот ген от бактерий в результате горизонтального переноса, а затем адаптировать его под собственные нужды. Когда ученые перенесли найденный грибной ген в дрожжи, те тоже приобрели способность вызывать образование льда. Это подтвердило, что именно этот фрагмент ДНК отвечает за производство ледообразующих белков.
Пока ученые не знают точно, зачем грибам нужна такая способность в природе. Одна из версий связана с получением влаги. Если гриб живет в составе лишайника или на поверхности, где вода доступна нерегулярно, ледообразующие белки могут способствовать появлению инея при высокой влажности и низкой температуре. Затем иней тает и становится источником воды для микросообщества. Для экосистем засушливых или холодных территорий такой механизм может иметь важное значение.
Грибы – важная часть почвенной жизни: они участвуют в разложении органики, круговороте питательных веществ и взаимодействии растений с микробиотой. Если часть грибов также способна влиять на образование льда и потенциально участвовать в водном цикле, это расширяет представление о роли почвенных организмов в климатических процессах.
Практический интерес тоже есть. Сейчас для искусственного засева облаков часто используют йодид серебра, к которому есть экологические вопросы. Авторы исследования считают, что в будущем грибные белки могут стать более мягкой биологической альтернативой, если удастся наладить их производство и подтвердить эффективность в реальных атмосферных условиях. Но это пока перспектива, а не готовая технология.
Главный вывод: грибы могут быть важнее для водного цикла, чем считалось раньше. Они не «делают погоду» в одиночку, но их белки способны запускать один из ключевых микропроцессов – образование ледяных кристаллов. А именно с таких микроскопических процессов начинается путь от облачной влаги к дождю, снегу и влагообеспеченности экосистем.
