PNAS：小蛋白质，大效果

　　雪和冰雹是在云中形成的，而真菌和其他微生物则在地面上茁壮成长。但事实上，这两者之间的联系，以及微生物影响云层中冰的形成，直到最近几年才得到了更详细的研究。由康拉德·迈斯特领导的马克斯·普朗克聚合物研究所的研究人员现在更详细地研究了微生物如何在分子水平上形成冰，以及如何在技术上加以利用。

　　

水在摄氏零度结冰——这是我们在学校学到的。然而，没有杂质的纯净水只在零下40摄氏度左右的低温下结冰。只有所谓的凝结核——比如灰尘或污垢颗粒——才会导致更高的冰点温度。在花粉、细菌甚至真菌中发现的某些生物物质特别有效地支持这种冰的形成。然而，到目前为止，人们对这种“生物冰核”的分子基础和精确机制知之甚少。

“我们研究了一种镰刀菌属的真菌，它在驱动冰形成方面特别有效，”美国博伊西州立大学教授、米沙波恩系美因茨马克斯普朗克聚合物研究所的组长康拉德梅斯特说。真菌是一种世界知名的植物病原体。例如，孢子可以上升到大气中，在那里它们用特殊的冰核物质促进冰的形成。

由迈斯特领导的国际研究小组现在已经能够展示究竟是什么使冰形成，以及造冰物质的结构。他们能够证明小的蛋白质参与其中，这些蛋白质可以聚集在真菌外面形成更大的蛋白质聚集体。由于它们的大小，这些聚集体可以非常有效地造冰。梅斯特和他的同事通过实验证实了这一点，尤他大学瓦莱里娅·莫利纳罗教授周围的美国同事的理论计算也证实了这一点。

根据迈斯特的说法，从较小的构建块形成较大的聚集体的机制不仅存在于真菌中，也存在于其他生物中。梅斯特指出:“尽管如此，与真菌蛋白质的效率相比，我们对它们的小尺寸感到惊讶。”“例如，来自其他生物的其他已知的、同样有效的制冰蛋白质，比它们大25倍。”

对分子机制的更详细的了解也可以帮助人工产生这种高效的蛋白质。应用将包括节能食品冷冻、人工造雪或生物播云。

研究人员在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表了他们的研究结果。