細(xì)菌的超能力:讓水在溫度高的時(shí)候結(jié)冰

　　丁香假單胞菌這種細(xì)菌會(huì)利用特殊的蛋白質(zhì)輪流排斥或者吸引水分子，將水分子擠成密度高低不同的斑塊。這種斑塊會(huì)在某種程度上“迷惑”水分子，因此它們能夠在溫度更高的時(shí)候結(jié)冰。

　　研究的共同作者、普朗克研究所的物理學(xué)家TobiasWeidner表示，這是第一個(gè)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)解釋這些奇怪細(xì)菌獨(dú)特能力的研究?！拔覀兦宄卣故境鲞@些蛋白質(zhì)能夠與水相互作用，促進(jìn)冰的形成?！?p>　　丁香假單胞菌

　　丁香假單胞菌

　　丁香假單胞菌是地球上分布最廣泛的生物之一，人們低能在土地里找到它，高能在對(duì)流層的云朵里找到它。在天氣不合作的時(shí)候，滑雪度假地會(huì)利用這種細(xì)菌來(lái)制作人工雪。這種細(xì)菌還能凍壞植物。

　　這些始終存在的微生物帶來(lái)的影響有些類似“蝴蝶效應(yīng)”，想象一下一只在巴西的蝴蝶山洞翅膀之后，在德克薩斯州造成了龍卷風(fēng)。研究人員們發(fā)現(xiàn)在亞馬遜熱帶雨林里，這種微生物的數(shù)目極其龐大。它們還會(huì)搭乘氣流，從中東飛到南極洲，從而帶來(lái)可能的降雨。

　　Weidner說(shuō)：“基本上這有點(diǎn)像廣泛的共同演化。亞馬遜釋放海量冰核細(xì)菌，它們旅行到某個(gè)地方帶來(lái)降雨，現(xiàn)在這一降雨又使得不同大陸的植物開始生長(zhǎng)。”

　　相反，砍伐亞馬遜雨林會(huì)造成冰核細(xì)菌減少，從而給其它地方帶來(lái)干旱。

　　無(wú)高溫冰

　　在庫(kù)爾特·馮內(nèi)古特的書《貓的搖籃》中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)能利用ice-nine在室溫條件制造冰之后，世界就被毀滅了。幸運(yùn)的是，丁香假單胞菌并不具備ice-nine的潛力，比如它無(wú)法令撒哈拉沙漠這類高溫地區(qū)的水結(jié)冰。

　　獨(dú)特的能力

　　丁香假單胞菌

　　丁香假單胞菌

　　為了理解丁香假單胞菌如何完成它們的結(jié)冰任務(wù)，研究團(tuán)隊(duì)利用光譜學(xué)技術(shù)分析這種細(xì)菌和水分子的振動(dòng)。這種技術(shù)能夠告訴我們水分子是否作為樣品存在，以及它們被排列的方式。

　　科學(xué)家們利用這種方法，發(fā)現(xiàn)在溫度下降的時(shí)候，與丁香假單胞菌接觸的水分子排列結(jié)構(gòu)更加有序，而這種有序效應(yīng)并不會(huì)發(fā)生在水分子與其它細(xì)菌接觸的時(shí)候。這使得研究人員們懷疑正是這樣的順序使得丁香假單胞菌具備了結(jié)冰的能力。

　　那究竟是什么造成了這種改變呢?為了回答這一問題，Weidner及其同事分離了丁香假單胞菌的不同部位，發(fā)現(xiàn)固定在丁香假單胞菌上的特定蛋白質(zhì)會(huì)讓水分子擠得更緊湊或分得更開。這導(dǎo)致細(xì)菌周圍的水形成密度高低不同的斑塊。

　　研究人員們推測(cè)，這種重新排列刺激水分子變成固體冰的晶格排列。他們還發(fā)現(xiàn)丁香假單胞菌可以從周圍的水分子中吸收熱量，降低水溫。

　　這一新發(fā)現(xiàn)對(duì)大氣化學(xué)家有深刻影響。