Ученые обнаружили грибные белки, которые способные запускать образование льда при относительно высоких отрицательных температурах — на доли градуса ниже нуля. Это удивительное открытие может в корне изменить существующие подходы к управлению погодой, замораживанию продуктов и даже криоконсервации клеток.
Чтобы вызвать дождь, человечество уже многие годы применяет специальную технологию засевания облаков. С самолета в облака распыляют частицы-нуклеаторы, вокруг которых вода кристаллизуется в лед. Кристаллы растут, набирают массу, становятся тяжелыми, падают вниз, по пути тают — и становятся дождем. Традиционно в качестве нуклеатора используют кристаллы йодида серебра — высокотоксичное вещество, применение которого не лучшим образом сказывается на экологической обстановке. Грибной белок может стать безопасной альтернативой.
«Если мы научимся дешево производить достаточное количество этого грибного белка, его можно будет использовать для засевания облаков, сделав процесс намного безопаснее», — говорит руководитель исследования, профессор Виргинского политехнического института Борис Винатцер.
Способность грибов запускать образование льда известна с начала 1990-х годов, но лишь недавно прогресс в секвенировании ДНК позволил расшифровать геномы грибов семейства Mortierellaceae и найти конкретный ген, отвечающий за производство белка-нуклеатора. При этом обнаружилась неожиданная деталь: ген, по всей видимости, был «заимствован» предком гриба у бактерии путем горизонтального переноса, и случилось это сотни тысяч, а возможно, и миллионы лет назад. «Известно, что грибы могут приобретать гены от бактерий, но это нечастое явление, — признает Винатцер. — Я не ожидал, что этот грибной ген имеет бактериальное происхождение».
Ключевое преимущество грибного белка перед бактериальным — он выделяется из клетки и растворяется в воде. Бактериальный нуклеатор работает только в составе целой бактериальной клетки, что ограничивает его применение. Грибной же представляет собой одну хорошо определенную молекулу. «Это большое преимущество для пищевой промышленности — вы имеете дело с одним белком и можете избавиться от всего остального», — поясняет Винатцер.
Помимо пищевой отрасли и управления погодой, открытие перспективно для криоконсервации тканей, сперматозоидов, яйцеклеток и эмбрионов. Эта технология достаточно хорошо отработана, но и у нее есть свои недостатки. Добавление небольшой молекулы-нуклеатора позволяет воде вокруг клетки замерзнуть раньше и мягче, защищая хрупкие клеточные структуры от повреждения грубыми крупными кристаллами льда.
Так при помощи скромного гриба и науки человек наконец-то может управлять дождем, замораживанием пищи и клеток осознанно и безопасно.
Ранее ученые использовали съедобный гриб, чтобы сделать бумагу и ткань водонепроницаемыми.