你造么，細菌也能產(chǎn)生冰塊？
中國微生物菌種查詢網(wǎng) / 2016-05-09 07:59:21
你造么，細菌也能產(chǎn)生冰塊？
在一項新的研究中，科學家們揭示了一種細菌產(chǎn)生冰晶的機制。這種名為Pseudomonas syringae細菌，就像大自然的天然制冰機。研究人員認為，這些細菌產(chǎn)生的冰晶可能是自然界產(chǎn)生云和雪的來源之一。該研究發(fā)表在《Science Advances》上。
這種細菌Pseudomonas syringae，中文名為丁香假單胞菌，能夠在零上的溫度環(huán)境下，通過細菌內(nèi)的某些蛋白質(zhì)產(chǎn)生冰晶顆粒。該細菌可以覆蓋在農(nóng)作物表面，并且導致植株產(chǎn)生凍傷。細菌實際上會導致植株內(nèi)產(chǎn)生冰晶，從而破壞植物細胞，以便該細菌可以獲取植物的營養(yǎng)成分。該細菌也早已被人類利用，比如人們利用該細菌產(chǎn)生類似于冰雪的環(huán)境，從而維持滑雪勝地的積雪厚度。在過去的幾十年，在大氣、雪中都發(fā)現(xiàn)了丁香假單胞菌。以及來自世界各地的降雪，從美國到歐洲、至南極洲，都發(fā)現(xiàn)了丁香假單胞菌的蹤跡。他們的制冰能力被廣泛認為是創(chuàng)云和雨的魔術(shù)棒。
在過去幾年的研究中，科學家只能猜測該細菌如何使水結(jié)冰。但是在實驗室讓該細菌產(chǎn)生冰晶并揭示其機制，該研究還是第一個。
在這項研究中，一個國際研究小組利用一種商業(yè)用途的造雪細菌來進行實驗。雖然細菌已經(jīng)死去，它們?nèi)匀挥兄票鞍族^定于它們的細胞壁外層，因此還是能夠形成冰晶。研究人員發(fā)現(xiàn)，當與丁香假單胞菌水相互作用，制冰蛋白能夠重新排序周圍的水分子，形成類似于冰的晶核結(jié)構(gòu)，從而導致了水到冰的變化。此外，通過從水中除去熱量，該細菌的作用幾乎像一臺冰箱一樣。該研究還使用了計算機模擬，來預測水分子如何在細菌細胞外壁重排，從而給出了丁香假單胞菌產(chǎn)生冰晶的模型。
純凈的水的結(jié)晶溫度很低，甚至可以達到零下40攝氏度。因此在相對高溫環(huán)境下，冰晶的產(chǎn)生往往需要一個晶核，這個晶核可能是圍繞一個塵埃形成的。而丁香假單胞菌可以形成這樣的晶核，從而在高空中讓水蒸氣在相對的高溫環(huán)境中產(chǎn)生冰晶，再形成云。隨著云的形成和氣流對流環(huán)境的產(chǎn)生，冰晶開始下降，并在一定環(huán)境下溶化形成雨水。雖然科學家并不知道該細菌是否能夠產(chǎn)生降雨，但是他們已經(jīng)揭示出了這些細菌產(chǎn)生冰晶的原理。
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