Мікроорганізми на землі – бактерії та гриби – мають "суперсилу", яка дозволяє їм підніматися в атмосферу і витягувати дощ, згідно з нещодавнім дослідженням.
Щоб зрозуміти, як мікроб може контролювати шторм, спочатку потрібно розглянути, як хмари стають дощем. Високо в атмосфері вода не завжди замерзає при 0 °C. Температури зазвичай значно нижчі на рівні хмар, але чиста вода може залишатися рідкою до -40 °C.
Більшість дощів починаються як лід. У атмосфері хмари наповнені "суперохолодженою" водою – рідиною, яка холодніша за замерзання, але ще не перетворилася на лід, оскільки не має за що триматися.
Щоб хмара перетворилася на дощ або сніг, їй потрібен "насіння" – маленька частинка, за яку молекули води можуть схопитися, щоб кристалізуватися в лід, а потім впасти з хмар у вигляді дощу.
Знайомтеся з виробниками льоду
Протягом десятиліть вчені знали про білки, що утворюють лід (INpros), які знаходяться в певних бактерій, таких як Pseudomonas syringae. Бактерії подорожують з листя рослин у хмари, щоб викликати дощ. Вони використовують спеціальні білки, щоб змусити воду замерзати при температурах до -2 °C.
Однак нещодавнє відкриття, опубліковане в журналі Science Advances, виявило нового гравця в кліматичній грі: грибкові INpros.
Гриби (в основному Fusarium та Mortierella) секретують ці білки в ґрунт навколо себе. Їхня структура робить ці грибкові білки водорозчинними і меншими за бактеріальні, з високою активністю утворення льоду, що робить їх більш ефективними насіннями для хмар.
Як викликати дощ
Це веде нас до циклу біо-осадження. Уявіть собі лісову підлогу, покриту цими грибами. Коли вітер піднімається, їх мікроскопічні білки, що утворюють лід, запускаються в хмари. Потрапивши туди, вони діють як потужні "насіння".
Навіть у відносно теплих хмарах (вище -5°C) ці грибкові білки можуть змусити воду кристалізуватися в лід. Коли ці кристали льоду ростуть, вони стають важкими і падають. Падаючи через тепле повітря, вони тануть і перетворюються на дощ.
Це створює цикл:
- гриби ростуть у вологому ґрунті лісу
- білки з грибів піднімаються в небо
- дощ викликаний цими білками, поливаючи ліс внизу
- дощ викликає ріст нових грибів, починаючи цикл знову.
На відміну від Pseudomonas бактерій, які використовують лід, щоб "атакувати" і пошкоджувати культури для доступу до їхніх поживних речовин, ці Mortierella гриби є мирними партнерами рослин. Вони не прагнуть знищити.
Натомість вони секретують свої білки, що утворюють лід, у навколишній ґрунт, що, здається, створює захисний щит від суворих умов і багатий на поживні речовини середовище, яке допомагає як грибам, так і рослинам процвітати.
Еволюційний грабіж
Нове дослідження також виявило, як гриби родини Mortierellaceae отримали здатність створювати лід. Коли дослідники вивчили генетичний код грибів, вони виявили, що ці гриби не еволюціонували цю рису самостійно.
Мільйони років тому вони "позичили" генетичний код для цього у бактерій через процес, відомий як горизонтальний генний трансфер.
Це можна вважати біологічним "копіюванням і вставкою". У той час як більшість тварин успадковують ДНК від своїх батьків, мікроби можуть обмінюватися фрагментами генетичного коду з сусідами, надаючи їм миттєве еволюційне оновлення.
Однак ці гриби набагато ефективніше виробляють лід, ніж бактерії, оскільки гриб секретує ці білки, вони можуть покривати навколишнє середовище і залишатися активними в ґрунті після того, як гриб покинув це місце.
Чому це важливо
Це відкриття може змінити те, як дослідники розглядають охорону навколишнього середовища. Якщо ми очистимо ліс – знищивши всі дерева і залишивши землю голою, ми не просто втрачаємо дерева. Ми можемо зламати біологічний двигун, який викликає регіональні опади.
У міру того, як ми стикаємося зі зміною клімату з частішими посухами, розуміння цих грибкових INpros може бути життєво важливим. Можливо, одного дня ми зможемо використовувати ці природні, біорозкладні білки для "посіву хмар", щоб створити дощ.
Багато країн (як ОАЕ, Китай та частини США) вже мають програми посіву хмар, щоб захистити культури від морозу. Але цей вид посіву хмар залежить від йоду срібла – важкого металу, який може залишатися в навколишньому середовищі.
Грибкові білки пропонують природну, біорозкладну альтернативу. Вони також можуть захистити культури від морозу. Примушуючи лід формуватися раніше і плавно, вони вивільняють невеликий сплеск тепла, який діє як термічна ковдра для рослини.
Цікавий факт
Цікаво, що мікроби в ґрунті можуть не лише впливати на формування дощу, але й допомагати рослинам виживати в суворих умовах, створюючи захисний щит навколо себе.