丁香假單胞菌這種細菌會利用特殊的蛋白質(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。這種斑塊會在某種程度上“迷惑”水分子,因此它們能夠在溫度更高的時候結(jié)冰。
研究的共同作者、普朗克研究所的物理學(xué)家TobiasWeidner表示,這是第一個提供實驗數(shù)據(jù)來解釋這些奇怪細菌獨特能力的研究?!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,高能在對流層的云朵里找到它。在天氣不合作的時候,滑雪度假地會利用這種細菌來制作人工雪。這種細菌還能凍壞植物。
這些始終存在的微生物帶來的影響有些類似“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。它們還會搭乘氣流,從中東飛到南極洲,從而帶來可能的降雨。
Weidner說:“基本上這有點像廣泛的共同演化。亞馬遜釋放海量冰核細菌,它們旅行到某個地方帶來降雨,現(xiàn)在這一降雨又使得不同大陸的植物開始生長?!?p> 相反,砍伐亞馬遜雨林會造成冰核細菌減少,從而給其它地方帶來干旱。
無高溫冰
在庫爾特·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。幸運的是,丁香假單胞菌并不具備ice-nine的潛力,比如它無法令撒哈拉沙漠這類高溫地區(qū)的水結(jié)冰。
獨特的能力
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),研究團隊利用光譜學(xué)技術(shù)分析這種細菌和水分子的振動。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)并不會發(fā)生在水分子與其它細菌接觸的時候。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)會讓水分子擠得更緊湊或分得更開。這導(dǎo)致細菌周圍的水形成密度高低不同的斑塊。
研究人員們推測,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)對大氣化學(xué)家有深刻影響。
究竟涅磐
摘自網(wǎng)絡(luò)的文章