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细菌能制造降雪?  

2008-03-05 13:47:13|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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包在冰晶格中的丁香假单胞菌显示了细菌怎样制造雪,并且,偷偷地搭上降雪的便车。
 
   细菌可能是降雪的成因——降雨也一样。在冬天过去后,大部分滑雪场会采用人造雪,其中就含有细菌。微生物,特别是细菌,其细胞壁的蛋白质能保存大量水分,就算它们死后也一样。事实上,细菌将水分以一种相当规则的方式组合,包围细菌的小水滴结冰时几乎完全仿照冰体的自然晶体结构。这样,细菌就可以帮助降雪在一个相对温暖的温度范围内形成。这同样也解释了为什么滑雪场会在人工造雪机里添加死去的细菌。现在,科学家在自然降雪中也发现了这些生物“催化剂”,这些降雪样本来自于包括美国蒙大拿州和南极洲的广泛区域。

 

   美国巴吞鲁日市路易斯安那州立大学的生物学家布伦特·克里斯滕(BrentChristner)和他的同事们从19个不同地点收集了降雪样本,包括美国的博兹曼、比利时的蒙、法国阿尔卑斯山脉、南极洲罗斯岛、美国育空河的惠顿河谷。他们在所有样本中都发现了细菌,并且在最繁华的地区,细菌浓度最高。

 

   该小组试图测量这些细菌是不是雪花晶体形成的催化剂。他们将细菌加热,并且使用从泪液中发现的一种能破坏细菌细胞壁的酶对细菌进行处理——这两种方法都可以减少许多细菌形成冰晶的能力。然后,研究小组再将这些小颗粒放入纯净水中,就发现它们已经不能继续保持在一个相对温暖的温度范围内使水结冰的能力了。“我们不认为加热会对微尘产生任何影响,”克里斯滕说:“这是蛋白质生物学起源的显著证据。”

 

   当然,这并不能证明云层中有细菌,并且造成降雪。克里斯滕说:“因为我们发现夹在雨或雪中的冰并不代表这些冰源于云层,它们可能是在下降过程中从其他地方提取的。”但是其他研究人员,包括美国劳伦斯伯克力国家实验室(LawrenceBerkeley NationalLaboratory,简称LBNL)的微生态学家加里·安德森(GaryAndersen)都在得克萨斯州城市上空的大气中发现了多达2000种不同微生物。

 

   克里斯滕说:“很明显它们广泛地分布于大气中。如果它们在大气中,那么它们没有理由不进入到云层中。”

 

   虽然现在还不清楚主要是那种细菌造成了降雪和暴风雨,一个主要的备选项是传染小麦、玉米和其他农作物的植物病菌——丁香假单胞菌(Pseudomonassyringae)。它是主要的有害物,也是转基因的目标,因为在气温低于零摄氏度时,它会造成农作物的直接损害。

 

   并且,它也通过自己细胞壁上组织水分的蛋白质在云层中露了一手——就像真菌、花粉和其他有同样特性的生物小分子所做的那样。自然界中有大量拥有这种特性的有机体,只是我们还没有发现它们。比如海洋中的藻类就可以通过释放一种挥发性化合物来增加云量,从而控制局部气候。

 

   这意味着丁香假单胞菌和云层中的其他微小生命可能通过造成降雨和降雪来散布并繁衍,使自己永存不朽。

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