يمكن لبعض الفطريات إنتاج بروتينات تعمل على تجميد الماء، مما قد يسمح لها بالوصول إلى الغلاف الجوي وتسبب هطول الأمطار. الآن، اكتشف العلماء سر هذه العملية: جين من البكتيريا القديمة.
لقد عرف الباحثون منذ فترة طويلة أن بعض البكتيريا تحتوي على بروتينات في أغشية خلاياها السماح لهم بتجميد الماء في درجات حرارة عالية نسبيا، حوالي 23 درجة فهرنهايت (5 درجات مئوية تحت الصفر) – وهي عملية تعرف باسم نواة الجليد. يمكن لأنواع معينة من الفطريات أن تفعل ذلك أيضًا، ولكن لا يُعرف الكثير عن كيفية عملها في مملكة الحياة تلك.
درس فيناتزر وزملاؤه جينومات سلالتين من الفطريات في منطقة Mortierellaceae الأسرة للعثور على بروتين نويات الجليد. كان لديهم دليلان: كانوا يعرفون أن البروتين يُفرز في البيئة بدلاً من أن يلتصق بالخلايا الفطرية، وكانوا يعرفون تقريبًا حجمه. لذلك بحثوا عن الجينات التي تمتلك تلك الخصائص وكانت مشابهة للبروتينات البكتيرية المعروفة التي تعمل على نواة الجليد.
لقد فوجئوا بالعثور على مرشح مطابق تقريبًا لجين بكتيري يسمى InaZ. وعندما نقلوا هذا الجين الفطري إلى خلية خميرة، اكتسبت الخميرة القدرة على صنع الثلج أيضًا.
“لقد أكدنا ذلك على وجه الخصوص الحمض النووي وقال لـ Live Science: “الشظية تصنع في الواقع بروتينات نواة الجليد”.
يشير هذا إلى أنه في مرحلة ما في الماضي، ربما منذ ملايين السنين، اكتسب فطر أسلاف الجين من جيرانه من البكتيريا – وهي عملية تعرف باسم النقل الجيني الأفقي – ثم جعله خاصًا به.
لكن الأمر الأقل وضوحًا هو كيفية استخدام الفطريات لهذه القدرة على صنع الجليد وما هي الميزة التطورية التي تمنحها لها. وقال فيناتزر “ليس لدينا أي فكرة حتى الآن”.
البكتيريا التي تحتوي على بروتينات نوية الجليد غالبًا ما تكون تلك التي تهاجم النباتات، مثل المحاقن الزائفةوالتي تصيب الذرة. ويعتقد العلماء أن هذه البكتيريا تستخدم البروتينات المكونة للثلج لتدمير النبات، مما يسمح للمغذيات بالتسرب أو غزو البكتيريا.
أحد الفطريات في الدراسة الجديدة كان من الأشنة، وهي مستعمرة هجينة من الفطريات والطحالب تنمو على الصخور والأشجار. وتكهن فيناتزر بأن بروتينات نواة الجليد قد تسمح للفطر بسحب الماء من الهواء، وبالتالي توفير مورد ضروري ولكنه نادر للأشنة.
وقال: “في الصباح عندما تكون هناك رطوبة عالية ودرجات حرارة منخفضة، يمكن للبروتينات الفطرية أن تسبب صقيعًا على الأشنة ثم تذوب وتوفر الماء في وقت لاحق من اليوم”.
ولكن ربما يكون الجانب الأكثر إثارة للاهتمام في هذه البكتيريا والفطريات التي تصنع الجليد هو أنها قد تكون قادرة على التأثير على الطقس، وزرع السحب لاستدعاء المطر.
مثل البكتيريا المكونة للثلج P. المحاقن نكون ومن المعروف أن تكون جزءا من دورة المياه و تلعب دورا هاما في هطول الأمطار. تنجرف إلى السحب عن طريق الرياح أو التبخر، حيث تولد قدرتها على نواة الجليد بلورات صغيرة تصبح في النهاية كبيرة بما يكفي لتساقط المطر أو الثلج. وقال فيناتزر إنه يبدو من المحتمل أن بروتينات نواة الجليد التي تفرزها الفطريات تخضع لعملية مماثلة.
ونظرًا لأن فطرًا واحدًا يمكنه أن يفرز العديد من البروتينات، حيث يعمل كل منها كنواة جليدية فردية، فقد يكون عددها في السحب أكبر بكثير من عدد البكتيريا المنتجة للمطر. وقال: “هذا يشير إلى أن الفطريات قد تكون في الواقع أكثر أهمية من البكتيريا في التأثير على الطقس”، الأمر الذي قد يفيد ليس فقط الفطريات الموجودة على الأرض ولكن النظام البيئي بأكمله.
واقترح فيناتزر أن هذه البروتينات الفطرية المكتشفة حديثًا يمكن أن تكون مفيدة للبشر أيضًا. تستخدم عمليات البذر السحابي حاليًا مادة كيميائية سامة تسمى يوديد الفضة لتوليد بلورات ثلجية، ولكن ربما يمكن استبدالها ببروتين عضوي حميد.
وقال فيناتزر: “يمكن أن تكون هذه البروتينات بديلاً ليوديد الفضة السام”. “إذا تمكنا من معرفة كيفية إنتاجها، فلماذا لا نستخدمها بدلا من ذلك؟”
