Unele ciuperci pot influența vremea și acum știm cum o fac

Unele ciuperci produc proteine care nu doar că îngheață apa de la sol, dar ele ajung și în atmosferă și declanșează ploi. Oamenii de știință cred că secretul acestui proces chimic este la o genă preluată de la o bacterie străveche, potrivit unui studiu publicat în jurnalul Science Advances, relatează Live Science. 

Cercetătorii știau de mult timp că unele bacterii au proteine în membranele celulare care le permit să înghețe apa la temperaturi relativ ridicate, aproximativ minus 5 grade Celsius, un proces care este cunoscut sub numele de nucleație a gheții. Anumite specii de ciuperci pot face același lucru, dar se știa mult mai puțin despre modul în care funcționează acest mecanism în regnul fungilor.

„Am dorit pur și simplu să aflăm de ce se întâmplă acest lucru”, a spus dr. Boris Vinatzer, microbiolog la Virginia Tech şi co-autor al noului studiu.

Vinatzer și colegii săi au studiat genomurile a două tulpini de ciuperci din familia Mortierellaceae pentru a identifica proteina responsabilă de nucleația gheții.

Aveau câteva indicii: știau că proteina este secretată în mediu, nu rămâne atașată de celulele fungice, și știau aproximativ cât de mare este. Așa că au căutat gene care aveau aceste caracteristici și care semănau cu proteinele bacteriene cunoscute de nucleație a gheții.

Au fost surprinși să descopere un candidat aproape identic cu o genă bacteriană numită InaZ. Iar când au transferat acea genă fungică într-o celulă de drojdie, drojdia a dobândit, la rândul ei, capacitatea de a forma gheață.

„Am confirmat că acel fragment specific de ADN produce într-adevăr proteine de nucleație a gheții”, a declarat el pentru Live Science.

Acest lucru sugerează că, în trecut, probabil acum milioane de ani, o ciupercă ancestrală a preluat gena de la bacteriile din jur și a integrat-o în propriul său genom.

Mai puțin clar este însă modul în care ciupercile folosesc această capacitate de a forma gheață și ce avantaj evolutiv le oferă. „Deocamdată nu avem nicio idee”, a spus Vinatzer.

Bacteriile care au proteine de nucleație a gheții sunt adesea cele care atacă plantele, cum ar fi Pseudomonas syringae, care infectează porumbul. Oamenii de știință cred că aceste bacterii folosesc proteinele pentru a deteriora plantele, permițând nutrienților să se scurgă sau facilitând invazia bacteriană.

Una dintre ciupercile din noul studiu provenea din lichen, o colonie mixtă de ciuperci și alge care crește pe roci și copaci. Vinatzer a speculat că proteinele de nucleație a gheții ar putea permite ciupercii să extragă apă din aer, oferind astfel o resursă necesară, dar rară, pentru lichen.

„În diminețile cu umiditate ridicată și temperaturi scăzute, proteinele fungice pot declanșa formarea de brumă pe lichen, care apoi se topește și oferă apă mai târziu în timpul zilei”, a explicat el.

Însă poate cel mai interesant aspect al acestor bacterii și ciuperci care formează gheață este că ar putea influența vremea, „însămânțând” norii pentru a provoca ploaia.

Bacteriile care formează gheață, precum P. syringae, sunt cunoscute ca parte a ciclului apei și joacă un rol important în precipitații. Ele sunt purtate în nori de vânt sau prin evaporare, unde capacitatea lor de nucleație generează mici cristale care devin suficient de mari pentru a cădea sub formă de ploaie sau zăpadă. Este probabil ca și proteinele fungice secretate să urmeze un proces similar, a spus Vinatzer.

Pentru că o singură ciupercă poate secreta multe proteine, fiecare acționând ca un nucleu individual de gheață, este posibil ca în nori să existe chiar mai multe dintre ele decât bacterii care influențează ploile. „Asta sugerează că ciupercile ar putea fi chiar mai importante decât bacteriile în influențarea vremii”, a spus el, ceea ce ar putea aduce beneficii nu doar organismelor de la sol, ci întregului ecosistem.

Aceste proteine fungice recent descoperite ar putea fi utile și pentru oameni, a sugerat Vinatzer. În prezent, operațiunile de însămânțare a norilor folosesc un compus toxic numit iodură de argint pentru a genera cristale de gheață, dar acesta ar putea fi înlocuit cu o proteină organică inofensivă.

„Aceste proteine ar putea fi o alternativă la iodura de argint toxică”, a spus Vinatzer. „Dacă reușim să le producem, de ce să nu le folosim în loc?”