水在攝氏零度結冰——這是我們在學校學到的。然而，沒有雜質的純凈水只在零下40攝氏度左右的低溫下結冰。只有所謂的凝結核——比如灰塵或污垢顆粒——才會導致更高的冰點溫度。在花粉、細菌甚至真菌中發現的某些生物物質特別有效地支持這種冰的形成。然而，到目前為止，人們對這種“生物冰核”的分子基礎和精確機制知之甚少。

“我們研究了一種鐮刀菌屬的真菌，它在驅動冰形成方面特別有效，”美國博伊西州立大學教授、米沙波恩系美因茨馬克斯普朗克聚合物研究所的組長康拉德梅斯特說。真菌是一種世界知名的植物病原體。例如，孢子可以上升到大氣中，在那里它們用特殊的冰核物質促進冰的形成。

由邁斯特領導的國際研究小組現在已經能夠展示究竟是什么使冰形成，以及造冰物質的結構。他們能夠證明小的蛋白質參與其中，這些蛋白質可以聚集在真菌外面形成更大的蛋白質聚集體。由于它們的大小，這些聚集體可以非常有效地造冰。梅斯特和他的同事通過實驗證實了這一點，尤他大學瓦萊里婭·莫利納羅教授周圍的美國同事的理論計算也證實了這一點。

根據邁斯特的說法，從較小的構建塊形成較大的聚集體的機制不僅存在于真菌中，也存在于其他生物中。梅斯特指出:“盡管如此，與真菌蛋白質的效率相比，我們對它們的小尺寸感到驚訝。”“例如，來自其他生物的其他已知的、同樣有效的制冰蛋白質，比它們大25倍。”

對分子機制的更詳細的了解也可以幫助人工產生這種高效的蛋白質。應用將包括節能食品冷凍、人工造雪或生物播云。

研究人員在美國國家科學院院刊(PNAS)上發表了他們的研究結果。


（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-11）