Исследователи из Виргинского политехнического университета обнаружили генетический механизм, позволяющий некоторым грибам вырабатывать белки, запускающие образование льда. Работа опубликована в журнале Science Advances и уточняет происхождение этого свойства, ранее известного в основном у бактерий.
Речь идет о белках, которые инициируют замерзание воды при относительно высоких температурах — около −5 °C. Такой процесс называют нуклеацией льда. Он помогает микроорганизмам влиять на окружающую среду, включая формирование кристаллов льда в облаках.
До недавнего времени было известно, что подобные белки характерны для некоторых бактерий. Однако у грибов механизм оставался малоизученным. В новом исследовании ученые проанализировали геномы двух штаммов грибов семейства Mortierellaceae и искали участки ДНК, отвечающие за выработку подобных белков.
В ходе работы был выявлен ген, практически совпадающий с бактериальным геном InaZ, который отвечает за образование ледяных ядер. Эксперимент с переносом этого гена в дрожжевые клетки показал, что модифицированные дрожжи также приобрели способность инициировать замерзание воды.
Полученные данные указывают на возможный горизонтальный перенос гена от бактерий к грибам в ходе эволюции. Как отмечают авторы, этот процесс мог происходить миллионы лет назад, когда микроорганизмы обменивались генетическим материалом в общей среде обитания.
Функциональное значение этого механизма для грибов пока остается неясным. Ученые рассматривают несколько гипотез. В частности, предполагается, что белки могут участвовать в обеспечении доступа к воде, например, в условиях низкой влажности, а также играть роль в экосистемах лишайников, где один из изученных грибов был обнаружен.
Отдельное направление интереса связано с атмосферными процессами. Известно, что бактерии, способные инициировать образование льда, участвуют в формировании облаков и осадков. Они попадают в атмосферу, где становятся центрами кристаллизации льда, что может способствовать выпадению дождя или снега.
По мнению исследователей, грибные белки могут выполнять аналогичную функцию и потенциально присутствовать в атмосфере в значительных количествах. Это позволяет рассматривать их как возможный фактор влияния на погодные процессы наряду с бактериальными агентами.
Также ученые отмечают потенциальное прикладное значение открытия. В настоящее время для искусственного инициирования осадков используется йодид серебра. Белки грибов в перспективе могут рассматриваться как более экологичная альтернатива, если будет разработана технология их производства в промышленных масштабах.