Ученые выяснили, как бактерии контролируют процесс замерзания воды

Находка экспертов открывает путь для новых технологий, способных изменить подходы к хранению биоматериалов и эффективному использованию природных ресурсов.

Междисциплинарная команда ученых под руководством Конрада Мейстера из Института полимерных исследований общества Макса Планка обнаружила, что процесс замерзания воды могут контролировать особые белки, вырабатываемые бактериями. Эти белки, названные ледяными нуклеирующими белками (INP), способны формировать льдообразующие структуры, опережая по эффективности все известные материалы.

Процесс замерзания воды требует не только температур ниже 0 , но и присутствия начального кристалла льда. В его отсутствие вода может оставаться в жидком состоянии даже при температуре до −40 °C — это явление известно как переохлаждение. Однако в природе существуют механизмы, предотвращающие переохлаждение, и особую роль здесь играют бактерии, которые вырабатывают INP для создания начальных структур льда. Эти белки расположены на внешней мембране бактерий и подражают структуре воды, тем самым ускоряя процесс кристаллизации.

Для формирования полноценного льда несколько таких белков должны собраться в агрегаты — упорядоченные структуры, способные запускать замерзание при температурах, близких к 0 . Однако до сих пор ученые не знали точное количество белков, необходимое для запуска процесса, и механизм их соединения. Команда Мейстера провела детальные эксперименты, наблюдая активность бактерий Pseudomonas syringae при охлаждении до −30 °C, и обнаружила, что существует несколько типов агрегатов INP, а не два, как предполагалось ранее.