Микробиолози от института "Макс Планк" са изучили молекулярните механизми, с които бактерията Pseudomonas syringae замразява околната вода.
Учените са изяснили, че структурата на специфичен белтък на мембраната на бактерията е способна да ускори образуването на лед. Резултатите от изследването са публикувани в сп. Science Advances.
Чистата вода може да замръзва при доста по-ниска температура (до -36 градуса по Целзий), което се нарича свръхохлаждане на водата. Някои микроорганизми имат на повърхността на мембраната си белтъци, които провокират образуването на кристали лед при температура малко под точката на топене. Това е необходимо, за да може ледът, способен да увреди клетките, да се образува на сравнително безопасно разстояние.
Един от тези микроорганизми се явява бактерията Pseudomonas syringae, която често се използва за създаването на изкуствен сняг за зимни спортни площадки. Тя също играе голяма роля в увреждането на селскостопанските култури в студеното време на годината, участва във формирането на облаци и валежи и привлича все по-голямото внимание на изследователите като един от факторите, регулиращ кръговрата на водата в природата и дори на климата като цяло.
Целта на изследванията се заключавала в изясняването какво всъщност се случва между водата и мембранната повърхност на P.syringae. Учените приложили спектроскопия, за да разберат как формирането на водородни връзки между молекулите вода и белтъците на бактерията водят до подреждане на структурата на водата.
Белтъкът, който бактерията използва за замразяване на околната вода, се нарича inaZ. Той е прикрепен от външната страна на клетъчната мембрана и има активни участъци, провокиращи образуването на кристали лед.
Резултатите са показали, че структурата на тези участъци, която би могла да служи като шаблон за ориентацията на молекулите вода, не е достатъчна за образуването на лед, както са предполагали предишните хипотези, но може да играе важна роля в този процес.
Например хидрофилните и хидрофобните компоненти на белтъците ускоряват замръзването на водата при понижение на температурите. Белтъчните компоненти се оказали и способни да отстраняват топлината от околната среда.
Учените подчертават, че са необходими допълнителни изследвания за изясняване на точните молекулярни механизми, задействани във формирането на кристали лед в течна вода.
Освен това получените данни остават справедливи само за бактериите, подобни на P.syringae, тъй като други микроорганизми може да използват напълно различни методи за замразяване на водата.
