Исследователи из Технологического университета Вирджинии идентифицировали уникальные белки грибов семейства Mortierellaceae, способные катализировать образование льда при температуре близкой к нулю. Это открытие открывает путь к созданию экологичных систем засева облаков для вызова дождя.
Ученые давно знали, что некоторые виды грибов обладают способностью к замораживанию воды, но только современные методы секвенирования ДНК позволили обнаружить конкретный ген, отвечающий за этот процесс. Анализ показал, что предки современных грибов, вероятно, получили этот ген от бактерий путем горизонтального переноса сотни тысяч или даже миллионы лет назад.
За время эволюции грибы модифицировали этот механизм, сделав его более эффективным. В отличие от бактериальных аналогов, грибные молекулы растворимы в воде и выделяются клеткой во внешнюю среду. Это делает их крайне перспективными для практического применения, так как для работы не требуется присутствие самого живого организма, а только сам белок. Подобная чистота продукта критически важна для пищевой промышленности, например, при производстве замороженных продуктов, где использование целых бактериальных клеток нежелательно. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Горизонтальный перенос генов. Передача генетического материала между организмами, которые не являются потомком и предком в мире бактерий - обычное дело, но для грибов и более сложных существ это редчайшее событие. Тот факт, что грибы не просто сохранили «чужой» ген, но и усовершенствовали его, превратив в эффективный инструмент выживания, подчеркивает уникальность эволюционного пути семейства Mortierellaceae в биосфере.
Перспективы биоинженерных технологий
Применение грибных белков может произвести революцию в области искусственного вызова осадков. Традиционно для «засева» облаков используется йодид серебра, который отличается высокой токсичностью для окружающей среды.
Биомолекулы представляют собой экологичную альтернативу серебру. Соавтор работы Борис Винатцер отмечает: «Если мы научимся дешево производить достаточное количество этого грибного белка, мы сможем распылять его в облаках и сделать процесс засева гораздо безопаснее».
Помимо метеорологии, открытие сулит прорыв в криоконсервации тканей, спермы и эмбрионов. Маленькие молекулы белка позволяют воде вокруг клеток замерзать быстрее, предотвращая повреждение нежных внутренних структур при сильном охлаждении.