细菌如何制造自己的冰

微生物能够茁壮成长的条件确实令人惊叹，有些条件堪比地球上最极端的环境，有时甚至更极端。但你知道吗，有些细菌特别喜欢寒冷，以至于它们实际上会结冰？

一种名为丁香假单胞菌 (Pseudomonas syringae ) 的植物病原体是造成农作物霜冻损害的罪魁祸首，它非常擅长在自身周围形成冰晶，因此可用于为滑雪胜地制造人造雪。科学家早就知道丁香假单胞菌在生物学和大气科学中发挥着重要作用，因为它可以在冰点以上的温度下结冰。但直到现在，研究人员从未仔细观察过在细菌和水的边界上发生的过程，即细菌变成冰的过程中。研究人员利用精细的成像工具观察了细胞膜中的特定蛋白质，以了解它如何形成可以形成冰的晶格。他们今天在《科学进展》杂志上发表了他们的研究成果。

研究人员使用了一种称为和频产生光谱的技术，该技术使用指向样品的复杂激光阵列来检测样品和溶液之间的界面。使用该工具进行的分析表明，丁香假单胞菌利用其细胞膜中的蛋白质略微改变附近水分子的位置，以便它们能够更整齐地融入晶格中，就像它们在冰中一样。然后，细菌可以利用振动能量从周围区域去除热量，将水分子聚结成固体冰。研究人员写道，它非常有效地完成了所有这些工作——丁香假单胞菌已经完美地进化到可以形成冰的程度。细胞膜中的抗冻蛋白在发生这种情况时保护细菌免受损害。

这些微小规模的发现可能对地球的水文循环和气候产生重大影响。研究人员写道，丁香假单胞菌具有如此独特的分子特征，以至于它可能在这些全球过程中发挥比以前认为的更大的作用。这一点很重要，因为丁香假单胞菌主要被研究为一种植物病原体，而不是全球降水的关键参与者。