Grzybowe białka uruchamiają zamarzanie dzięki dawnemu nabytkowi od bakterii

Lód potrzebuje początku

Woda ochłodzona poniżej zera nie zawsze natychmiast staje się lodem. Powstanie pierwszego stabilnego zarodka kryształu zależy od warunków i obecności odpowiednich powierzchni lub cząsteczek. Niektóre mikroorganizmy wytwarzają białka ułatwiające ten etap. Badanie opublikowane 11 marca 2026 roku w „Science Advances” wyjaśnia genetyczne i strukturalne podstawy takiej aktywności u grzybów z rodziny Mortierellaceae. Publikacja Eufemio i współautorów.

Zespół analizował między innymi aktywny lodotwórczo szczep Mortierella alpina oraz grzyba wyizolowanego z porostu. Sekwencjonowanie pozwoliło wskazać geny spokrewnione z bakteryjnymi genami białek nukleujących lód. Porównanie ich pokrewieństwa sugeruje dawny transfer materiału genetycznego od bakterii do przodka badanych grzybów. To wniosek ewolucyjny oparty na sekwencjach, a nie obserwacja takiego przeniesienia zachodzącego dziś w lesie.

Białko działa poza błoną

Białka grzybowe różnią się od dobrze poznanych odpowiedników bakteryjnych. Są rozpuszczalne w wodzie i nie wymagają osadzenia w błonie komórkowej. Autorzy powiązali ich budowę oraz tworzenie większych zespołów cząsteczek ze stabilnością i aktywnością lodotwórczą. Pokrewna instrukcja genetyczna została więc wykorzystana w innej organizacji biologicznej.

Aby sprawdzić funkcję wskazanych genów, naukowcy wprowadzili wybrane sekwencje do drożdży i bakterii, które wcześniej nie wykazywały takiej aktywności. Uzyskana zdolność inicjowania lodu wspierała związek między genem a obserwowaną właściwością. To silniejszy test niż samo znalezienie podobnej sekwencji w bazie danych, choć nie odpowiada jeszcze na wszystkie pytania o funkcjonowanie grzyba w przyrodzie.

Warto też oddzielić nukleację od chłodzenia. Białko pomaga rozpocząć przemianę w odpowiednio przechłodzonej wodzie; nie jest biologiczną lodówką, która dowolnie obniża temperaturę otoczenia. Z tego samego powodu zdanie „grzyby robią lód” wymaga dopowiedzenia, jakie grzyby, w jakich warunkach i dzięki jakiemu mechanizmowi.

Od fizyki kropli do możliwych zastosowań

Aktywność lodotwórcza ma znaczenie dla badań aerozoli i chmur, ponieważ zamarzanie kropli może wpływać na dalsze procesy atmosferyczne. Nie wynika stąd jednak, że opisana publikacja zmierzyła udział tych grzybów w deszczu nad konkretnym lasem. Mechanizm molekularny i jego znaczenie w skali całej atmosfery to różne poziomy badania.

Komunikat Towarzystwa Maxa Plancka wskazuje również potencjalne zastosowania w kontrolowanym zamrażaniu. Rozpuszczalne cząsteczki mogą być łatwiejsze do włączenia w proces technologiczny niż układy wymagające błon. Przechowywanie materiału biologicznego, przetwarzanie żywności czy produkcja śniegu pozostają jednak kierunkami rozwoju, a nie listą gotowych produktów wynikających z tego doświadczenia.

Dla czytelnika najciekawsze jest połączenie dwóch historii: dawnej wymiany genów między odległymi grupami organizmów oraz fizycznej właściwości, którą można badać w kropli wody. Rozpoznanie tego związku pozwala zadawać precyzyjniejsze pytania o to, gdzie białka występują, jak długo zachowują aktywność i co naprawdę zmieniają poza laboratorium.