Οι μύκητες ενδέχεται να κρύβουν ένα ελάχιστα γνωστό «κλειδί» για τον σχηματισμό πάγου στα σύννεφα. Μπορούν οι μύκητες να επηρεάσουν τον καιρό;
Μπορεί να ακούγεται απίθανο, αλλά μια νέα έρευνα υποδηλώνει ότι ίσως και να ισχύει.
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών, συμπεριλαμβανομένων των επιστημόνων του Virginia Tech, Xiaofeng Wang και Boris A. Vinatzer, εντόπισε πρωτεΐνες μυκήτων που μπορούν να πυροδοτήσουν τον σχηματισμό πάγου σε σχετικά υψηλές υπό του μηδενός θερμοκρασίες.
Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στο Science Advances.
Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα σε νέους τρόπους επηρεασμού του καιρού.
Η σπορά των νεφών (cloud seeding) λειτουργεί με την απελευθέρωση σωματιδίων, γνωστών ως πυρήνες παγοποίησης (ice nucleators), μέσα στα σύννεφα. Αυτά τα σωματίδια αναγκάζουν τα σταγονίδια νερού να παγώσουν και να γίνουν κρύσταλλοι πάγου.
Καθώς προσκολλάται περισσότερο νερό, οι κρύσταλλοι μεγαλώνουν και γίνονται βαρύτεροι. Τελικά πέφτουν, λιώνουν καθώς περνούν μέσα από θερμότερο αέρα και φτάνουν στο έδαφος ως βροχή.
Ο ιωδιούχος άργυρος είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό για την κρυστάλλωση του πάγου, αλλά είναι εξαιρετικά τοξικός.
Οι ερευνητές υποδηλώνουν ότι οι πρωτεΐνες των μυκήτων θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια ασφαλέστερη εναλλακτική λύση.
«Αν μάθουμε πώς να παράγουμε φθηνά αρκετή ποσότητα αυτής της μυκητιακής πρωτεΐνης, τότε θα μπορούσαμε να την τοποθετήσουμε στα σύννεφα και να κάνουμε τη σπορά των νεφών πολύ πιο ασφαλή», δήλωσε ο Vinatzer, καθηγητής στη Σχολή Επιστημών Φυτών και Περιβάλλοντος.
Μια ασυνήθιστη εξελικτική προέλευση
Η ομάδα βρήκε επίσης στοιχεία ότι το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για αυτή την πρωτεΐνη κρυστάλλωσης πάγου προήλθε πιθανότατα από βακτήρια.
Σύμφωνα με την ανάλυσή τους, ένας πρόγονος των μυκήτων απέκτησε το γονίδιο μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων (horizontal gene transfer) πριν από τουλάχιστον εκατοντάδες χιλιάδες, και ενδεχομένως εκατομμύρια, χρόνια.
«Είναι γνωστό ότι οι μύκητες μπορούν να αποκτήσουν γονίδια από βακτήρια, αλλά δεν είναι κάτι συνηθισμένο», δήλωσε ο Vinatzer, μέλος του Κέντρου Μεταφραστικών Φυτικών Επιστημών.
«Έτσι, δεν περίμενα ποτέ ότι αυτό το μυκητιακό γονίδιο είχε βακτηριακή προέλευση».
Οι επιστήμονες γνωρίζουν από τις αρχές της δεκαετίας του 1990 ότι οι μύκητες μπορούν να πυροδοτήσουν τον σχηματισμό πάγου.
Ωστόσο, μόνο οι πρόσφατες εξελίξεις στην αλληλούχιση του DNA και την υπολογιστική ανάλυση επέτρεψαν στους ερευνητές να εξετάσουν το γονιδίωμα των μυκήτων της οικογένειας Mortierellaceae και να εντοπίσουν το συγκεκριμένο υπεύθυνο γονίδιο.
Αν και το ακριβές όφελος αυτού του γονιδίου για τους μύκητες παραμένει ασαφές, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι έχει εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που το καθιστά πιο αποτελεσματικό.
Αυτή η βελτίωση μπορεί επίσης να αυξήσει την αξία του για πρακτικές χρήσεις.
Γιατί οι πρωτεΐνες των μυκήτων μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμες
Οι μυκητιακές πρωτεΐνες κρυστάλλωσης πάγου διαφέρουν από τις βακτηριακές επειδή είναι ελεύθερες κυττάρων (cell-free) και υδατοδιαλυτές. Αυτές οι ιδιότητες τις καθιστούν ιδιαίτερα ελπιδοφόρες για εφαρμογές σε τεχνολογίες ψύξης και τροποποίηση του καιρού.
Στην παραγωγή κατεψυγμένων τροφίμων, για παράδειγμα, οι πρωτεΐνες μυκήτων θα μπορούσαν να προσφέρουν μια ασφαλέστερη επιλογή.
Ο μύκητας απελευθερώνει φυσικά το μόριο κρυστάλλωσης πάγου, ενώ οι βακτηριακές προσεγγίσεις απαιτούν τη χρήση ολόκληρων κυττάρων.
«Αυτό είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα στην παραγωγή τροφίμων, επειδή έχεις μόνο αυτή τη συγκεκριμένη πρωτεΐνη και μπορείς να απαλλαγείς από οτιδήποτε άλλο», δήλωσε ο Vinatzer, ο οποίος συνδέεται επίσης με το Fralin Life Sciences Center.
«Υπάρχει η πιθανότητα να αναπτυχθεί ένα ασφαλές, αποτελεσματικό πρόσθετο που βοηθά στην παρασκευή κατεψυγμένων τροφίμων».
Η κρυστάλλωση πάγου μέσω μυκήτων μπορεί επίσης να βελτιώσει τις μεθόδους κρυοσυντήρησης για βιολογικά υλικά, όπως ιστούς, σπέρμα, ωάρια και έμβρυα.
«Η προσθήκη ενός μυκητιακού πυρήνα κρυστάλλωσης πάγου, ο οποίος είναι ένα σχετικά μικρό μόριο, κάνει το νερό γύρω από το κύτταρο να παγώνει πολύ νωρίτερα προτού αυτό ψυχθεί υπερβολικά, ώστε να προστατευτεί το ευαίσθητο εσωτερικό του κυττάρου», δήλωσε ο Vinatzer.
«Δεν θα μπορούσατε να το κάνετε αυτό με τα βακτήρια, επειδή θα έπρεπε να προσθέσετε ολόκληρα βακτηριακά κύτταρα».
Επιπτώσεις για την κλιματική επιστήμη
Ο σχηματισμός πάγου στα σύννεφα παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο στα κλιματικά μοντέλα.
Τα μοντέλα αυτά εκτιμούν πόση ακτινοβολία αντανακλούν τα σύννεφα πίσω στο διάστημα και πόση φτάνει στη Γη. Η παρουσία πάγου επιτρέπει σε περισσότερη ακτινοβολία να περάσει μέσα από τα σύννεφα προς την επιφάνεια.
«Τώρα που γνωρίζουμε αυτό το μυκητιακό μόριο, θα γίνει ευκολότερο να ανακαλύψουμε πόσα τέτοιου είδους μόρια υπάρχουν στα σύννεφα», δήλωσε ο Vinatzer. «Και μακροπρόθεσμα, αυτή η έρευνα θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη καλύτερων κλιματικών μοντέλων».