@ 2016.05.08 , 17:00
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某种细菌的超能力:让水在温度更高时结冰

新研究发现,无处不在的细菌也许通过操纵水分子之间的力量来帮助水结冰。

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丁香假单胞菌这种细菌会利用特殊的蛋白质轮流排斥或者吸引水分子,将水分子挤成密度高低不同的斑块。这种斑块会在某种程度上“迷惑”水分子,因此它们能够在温度更高的时候结冰。

研究的共同作者、普朗克研究所的物理学家Tobias Weidner表示,这是第一个提供实验数据来解释这些奇怪细菌独特能力的研究。“我们清楚地展示出这些蛋白质能够与水相互作用,促进冰的形成。”

制冰者

丁香假单胞菌是地球上分布最广泛的生物之一,人们低能在土地里找到它,高能在对流层的云朵里找到它。在天气不合作的时候,滑雪度假地会利用这种细菌来制作人工雪。这种细菌还能冻坏植物。

这些始终存在的微生物带来的影响有些类似“蝴蝶效应”,想象一下一只在巴西的蝴蝶山洞翅膀之后,在德克萨斯州造成了龙卷风。研究人员们发现在亚马逊热带雨林里,这种微生物的数目极其庞大。它们还会搭乘气流,从中东飞到南极洲,从而带来可能的降雨。

Weidner说:“基本上这有点像广泛的共同演化。亚马逊释放海量冰核细菌,它们旅行到某个地方带来降雨,现在这一降雨又使得不同大陆的植物开始生长。”

相反,砍伐亚马逊雨林会造成冰核细菌减少,从而给其它地方带来干旱。

无高温冰

在库尔特·冯内古特的书《猫的摇篮》中,科学家们发现能利用ice-nine在室温条件制造冰之后,世界就被毁灭了。幸运的是,丁香假单胞菌并不具备ice-nine的潜力,比如它无法令撒哈拉沙漠这类高温地区的水结冰。

独特的能力

为了理解丁香假单胞菌如何完成它们的结冰任务,研究团队利用光谱学技术分析这种细菌和水分子的振动。这种技术能够告诉我们水分子是否作为样品存在,以及它们被排列的方式。

科学家们利用这种方法,发现在温度下降的时候,与丁香假单胞菌接触的水分子排列结构更加有序,而这种有序效应并不会发生在水分子与其它细菌接触的时候。这使得研究人员们怀疑正是这样的顺序使得丁香假单胞菌具备了结冰的能力。

那究竟是什么造成了这种改变呢?为了回答这一问题,Weidner及其同事分离了丁香假单胞菌的不同部位,发现固定在丁香假单胞菌上的特定蛋白质会让水分子挤得更紧凑或分得更开。这导致细菌周围的水形成密度高低不同的斑块。

研究人员们推测,这种重新排列刺激水分子变成固体冰的晶格排列。他们还发现丁香假单胞菌可以从周围的水分子中吸收热量,降低水温。

这一新发现对大气化学家有深刻影响。

本文译自 Livescience,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 13+1

  1. 神响
    @1 year ago
    3134899

    怎么看都是凝结核多的问题

    [14] XX [1] 回复 [0]
  2. 3134901

    技能:冰甲?

    [12] XX [1] 回复 [0]
  3. 高翔远航
    @1 year ago
    3134904

    为什么不说是什么温度可以结冰呢?1度,4度,还是20度?

    [40] XX [0] 回复 [0]
  4. 五爷
    @1 year ago
    3134919

    巴西的那只蝴蝶是所有灾难的元凶

    [12] XX [3] 回复 [0]
  5. 药王孙思邈
    @1 year ago
    3134922

    以后是不是可以操控细菌成为细菌使者

  6. 3134923

    更高的温度是多少度你倒是说啊

    [27] XX [0] 回复 [0]
  7. 3134968

    “生物冰箱”指日可待?

  8. 浩浩乎白水
    @1 year ago
    3135004

    山洞里的蝴蝶在山洞里扇动了翅膀,扇动的翅膀导致山洞里的气流变化…

  9. 雷轰
    @1 year ago
    3135265

    那结的冰也是室湿喽

  10. 匿名
    @1 year ago
    3135266

    冰系魔法元素

  11. RunRunRun
    @1 year ago
    3135432

    “人们低能在土地里找到它”

  12. 老蛋
    @1 year ago
    3135895

    说起来还真是,我们往水里添加的各种物质几乎都只能降低冰点(或者不变),能提高冰点的物质有吗?这是我听到的第一种。

  13. 柳道道
    @1 year ago
    3136486

    抓紧水分子就结冰了

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