Anumite ciuperci produc proteine capabile să transforme apa în stare solidă, iar aceste particule ajung în atmosferă. Astfel, pot declanșa formarea ploilor. Oamenii de știință au descoperit mecanismul din spatele acestui proces, respectiv o genă preluată de la o bacterie foarte veche, potrivit unui studiu publicat pe 11 martie în revista Science Advances, citat de Live Science.
Ciupercile care pot îngheța apa. Descoperirea unei gene bacteriene vechi explică un fenomen inedit
Cercetătorii cunosc de mult timp că unele bacterii conţin proteine în membranele celulare care le permit să îngheţe apa la temperaturi relativ ridicate, de aproape -5 Celsius, proces cunosut drept nucleaţie a gheţii. Unele specii de ciuperci pot face acelaşi lucru.
"Am dorit să aflăm de ce se întâmplă acest lucru", a declarat Boris Vinatzer, microbiolog la Virginia Tech şi co-autor al noului studiu.
Boris Vinatzer şi colegii lui au studiat genomurile a două tulpini fungice din familia Mortierellaceae, cu scopul de a găsi proteina care produce nucleaţia apei.
O genă fungică aproape identică unei gene bacteriene permite formarea gheții
Oamenii de știință au avut câteva piste de cercetare. Ei ştiau că proteina era secretată în mediu, mai degrabă decât lipită de celulele fungice, şi ştiau aproximativ cât de mare era. Aşadar, au căutat gene care aveau aceste caracteristici şi erau similare cu proteinele bacteriene cunoscute care produc nucleaţia gheţii.
Cercetătorii au fost surprinşi să găsească un candidat aproximativ identic cu o genă bacteriană numită InaZ. Şi când au transferat acea genă fungică într-o celulă de drojdie, drojdia a dobândit şi capacitatea de a crea gheaţă.
Ciupercile au preluat de la bacterii capacitatea de a forma gheață
"Am confirmat că acel fragment de ADN produce de fapt proteine de nucleaţie a gheţii", a declarat el pentru Live Science.
Acest lucru sugerează că, la un moment dat în trecut, acum milioane de ani, o ciupercă ancestrală a dobândit gena de la vecinii săi bacterieni - un proces cunoscut sub numele de transfer orizontal de gene - şi apoi şi-a însuşit-o.
Rolul necunoscut al capacității ciupercilor de a produce gheață rămâne un mister pentru cercetător
Mai puţin clar este însă modul în care ciupercile folosesc această capacitate de a produce gheaţă şi ce avantaj evolutiv le oferă. "Nu avem nicio idee până acum", a zis Vinatzer.
Bacteriile ce au proteine care produc nucleaţia gheţii sunt de multe ori cele care atacă plantele, precum ar fi Pseudomonas syringae, ce infectează porumbul. Oamenii de ştiinţă cred că aceste bacterii utilizează proteinele ce formează gheaţă pentru a deteriora planta, permiţând nutrienţilor să se scurgă sau bacteriilor să invadeze.
Unul dintre fungii din noul studiu erau dintr-un lichen (grup de plante inferioare al căror tal este compus dintr-o ciupercă şi o algă aflate în simbioză şi care cresc pe roci şi copaci). Vinatzer a speculat că proteinele ce formează gheaţa ar putea permite ciupercii să extragă apa din aer, dând astfel o resursă necesară, dar rară, pentru lichen.
"În dimineţile când există umiditate ridicată şi temperaturi scăzute, proteinele fungice pot declanşa un îngheţ pe lichen, care apoi se topeşte şi furnizează apă mai târziu în cursul zilei", a zis el.
Cel mai interesant aspect al acestor bacterii şi ciuperci care formează gheaţă
Dar poate cel mai interesant aspect al acestor bacterii şi ciuperci care formează gheaţă este că acestea ar putea influenţa vremea, însămânţând norii pentru a provoca ploaie.
Bacteriile care formează gheaţă, precum P. syringae, sunt cunoscute ca fiind parte a ciclului apei şi joacă un rol semnificativ în precipitaţii. Acestea sunt purtate în nori de vânt sau evaporare, unde capacitatea lor de a forma gheaţă generează cristale minuscule care în cele din urmă devin suficient de mari pentru a cădea sub formă de ploaie sau zăpadă. Se pare că proteinele care formează gheaţa secretate de ciuperci trec printr-un proces similar, conform lui Vinatzer.
Ciupercile ar putea juca un rol mai important decât bacteriile în formarea ploilor
Deoarece o singură ciupercă poate secreta multe proteine, fiecare acţionând ca un nucleu individual de gheaţă, în nori pot exista mult mai multe proteine decât bacterii care produc ploaie.
"Acest lucru sugerează că ciupercile ar putea fi de fapt mai importante decât bacteriile în influenţarea vremii", a spus el, ceea ce ar putea aduce beneficii nu numai ciupercilor de pe sol, ci întregului ecosistem.
Aceste proteine fungice recent descoperite ar putea fi utile şi pentru oameni, a indicat Vinatzer. Operaţiunile de însămânţare a norilor utilizează în prezent o substanţă chimică toxică numită iodură de argint pentru a genera cristale de gheaţă, însă poate că aceasta ar putea fi înlocuită cu o proteină organică benignă. "Aceste proteine ar putea fi o alternativă la iodura de argint toxică", a evidențiat Vinatzer.