Vedci objavili huby so superschopnosťou, dokážu spustiť zamŕzanie vody
Huby dokážu spustiť zamŕzanie vody pomocou špeciálnych proteínov už tesne pod nulou. Vedci ukazujú, ako ovplyvňujú vznik ľadu, počasie aj technológie mrazenia.
Huby patria medzi najzvláštnejšie organizmy na planéte. Nie sú rastliny, nevyužívajú fotosyntézu, ale zároveň ani nie sú živočíchy. Žijú v pôde, vo vode aj vo vzduchu a často robia veci, ktoré by si od „obyčajnej huby“ nečakal. Niektoré rozkladajú plasty, iné produkujú liečivá látky. A existujú aj také, ktoré dokážu spustiť zamŕzanie vody.
Vedci teraz ukázali, že huby z čeľade Mortierellaceae produkujú špeciálne proteíny, ktoré fungujú ako tzv. nukleátory ľadu. Ide o molekuly, ktoré dokážu „naštartovať“ tvorbu ľadových kryštálov už pri teplotách tesne pod nulou, približne okolo -2 °C až -7 °C v závislosti od konkrétneho systému a podmienok.
Možno ťa to prekvapí, ale voda nemusí zamrznúť hneď pri nule. V ideálnych podmienkach dokáže zostať tekutá aj pri teplotách hlboko pod 0 °C. Stačí, aby bola čistá a nemala „miesto“, kde by sa ľad začal vytvárať.
Voda totiž potrebuje akýsi „štartér“, bod, na ktorom sa začnú molekuly usporadúvať do ľadu. Bez neho môže zostať prekvapivo dlho v tekutom stave, aj keď je už dávno pod nulou. Huby a baktérie tento problém riešia po svojom. Vytvárajú špeciálne proteíny, ktoré tento proces naštartujú. Inými slovami, dodajú vode presne to, čo jej chýba na to, aby sa začala meniť na ľad.
Huby využívajú bakteriálny „trik“, ale vylepšili ho
Vedci sa zamerali na bežné pôdne huby z čeľade Mortierellaceae, ktoré izolovali z vody, pôdy a lišajníkov počas polárnych expedícií. Následné sekvenovanie DNA odhalilo niečo prekvapivé. Gény zodpovedné za tvorbu týchto proteínov sú veľmi podobné bakteriálnemu génu InaZ, ktorý poznáme napríklad z baktérie Pseudomonas syringae.
Neprehliadni
To znamená, že v minulosti došlo k tzv. horizontálnemu prenosu génu medzi baktériami a hubami. Huby si tento mechanizmus „požičali“, no následne ho výrazne upravili.
Kľúčový rozdiel je v tom, ako proteín funguje. Bakteriálne nukleátory sú viazané na bunkovú membránu. Hubové proteíny sú naopak rozpustné vo vode a stabilnejšie. To je zásadná zmena. Rozpustná molekula sa totiž ľahšie šíri v prostredí a je použiteľnejšia aj mimo bunky.
Hlavná autorka štúdie Rosemary Eufemio upozorňuje, že huby síce používajú podobnú „architektúru“ proteínu ako baktérie, ale upravili ju tak, aby lepšie fungovala v ich vlastných podmienkach.
Experiment potvrdil, že ide o skutočný mechanizmus
Vedci si túto hypotézu overili prakticky. Gény z húb preniesli do organizmov, ktoré predtým nedokázali vytvárať ľad. Konkrétne do kvasiniek a baktérií. Po tejto úprave tieto organizmy získali schopnosť spúšťať zamŕzanie vody.
To je kľúčový dôkaz, že nejde o vedľajší efekt, ale o presne definovaný biologický mechanizmus.
Zaujímavé je aj to, že hubové proteíny fungujú aj pri veľmi nízkych koncentráciách a v náročných podmienkach. To vysvetľuje, prečo môžu byť účinné aj v atmosfére.
Prečo to nie je len vedecká kuriozita
Huby z tejto skupiny sú pomerne bežné. Ich spóry a fragmenty mycélia sa dostávajú do vzduchu, kde môžu pôsobiť ako prirodzené „spúšťače“ tvorby ľadu v oblakoch.
Keď sa v oblaku vytvoria ľadové kryštály, začnú rásť a padať ako zrážky. To znamená, že mikroorganizmy môžu priamo ovplyvňovať vznik dažďa alebo snehu.
Pre samotné huby je to výhodné. Spolu so zrážkami sa totiž dostanú na nové miesta, kde môžu ďalej rásť. Ide o efektívny spôsob šírenia na veľké vzdialenosti.
Reálne využitie. Od medicíny po potravinárstvo
Najväčší potenciál však neleží v počasí, ale v technológiách.
Rozpustné a stabilné proteíny sa dajú oveľa ľahšie izolovať a použiť v praxi než tie bakteriálne. To otvára dvere viacerým aplikáciám:
- kryokonzervácia buniek a orgánov
- potravinárstvo a kontrolované mrazenie
- výroba technického snehu
Pri kryokonzervácii je napríklad kritické, ako presne a rýchlo sa ľad vytvorí. Nesprávny priebeh môže poškodiť bunky. Možnosť riadiť tento proces na molekulárnej úrovni je preto zásadná.
Často sa spomína aj nahradenie jodidu strieborného pri tzv. cloud seedingu, teda umelom vyvolávaní zrážok. Tu je však potrebné byť opatrný. Hoci hubové proteíny sú netoxické a sľubné, ich praktické nasadenie v atmosfére zatiaľ nie je vyriešené.
Koľko toho ešte podceňujeme?
Tento objav ukazuje, že mikroorganizmy nezohrávajú len pasívnu úlohu v ekosystémoch.
Môžu aktívne ovplyvňovať fyzikálne procesy, ako je tvorba ľadu, a tým aj celé klimatické javy. A keďže huby z tejto skupiny sú rozšírené prakticky všade, ich reálny vplyv môže byť väčší, než dnes predpokladáme.
Otázka preto nie je, či tieto mechanizmy existujú. To už vieme.
Otázka je, koľko podobných „trikov“ príroda ešte používa bez toho, aby sme si ich vôbec všimli.
