Сказка об охоте на невидимых грабителей, орудующих ледяными кинжалами - [2]
- Вот как полезно отдыхать! - сказала весело Галатея. Дзинтара улыбнулась…
Линдоу быстро провел лабораторные исследования и идентифицировал коварную бактерию как Pseudomonas syringae - Псевдомонас сирингае. Это была победа. Враг найден, но как он ухитряется понизить сопротивляемость растения морозам? Это оставалось загадкой.
Исследователи отметили еще одну интересную особенность: чашки с культурой различных бактерий хранились в холодильнике. Как-то он забарахлил и остудил образцы чуть ниже нуля. Все растворы оказались жидкими, за исключением чашек с культурой пойманной бактерии, которая замерзла.
Свойства загадочной бактерии стали проясняться после того, как ботаники узнали о независимых исследованиях метеорологов, занимавшихся проблемой образования града при сравнительно теплых температурах. Действительно, почему капли воды одного облака превращаются в град при почти нулевой температуре, а капли другого облака остаются жидкими даже при минус тридцати?
Специалисты знали, что вода замерзает при появлении в ней центров кристаллизации, в качестве которых могут выступать, например, частицы пыли. Метеоролог Габор Вали исследовал замерзание воды, добавляя к ней вулканический пепел и другие порошки. Самая высокая температура замерзания оказалась у воды, полученной из грязного снега с детской площадки. Ученый доказал, что легче всего вода замерзает при добавлении в нее обычной почвы, содержащей органические вещества. Но какие именно?
Эстафету охоты на таинственное органическое вещество, которое вызывает опасный град, перехватил ученый Рассел Шнель из университета Вайоминга. Он добавлял в замерзающую воду различные почвы, растертые свежие, а также сухие листья тополя и ольхи - и измерял, измерял… Удивительно, но в его исследования тоже вмешался случай. Однажды Рассел спешил на вечеринку и не успел проверить на замораживаемость один из образцов - воду с измельченной травой. Экспериментатор оставил образец в пластиковом мешке. Несколько дней спустя он увидел, что вода в нем сильно помутнела. Шнель протестировал жижу - температура ее замерзания оказалась всего минус полтора градуса!
Ученый понял, что за замерзание отвечает какой-то живой микроорганизм, и обратился к профессору Марте Кристенсен. Вместе со своими студентами она выделила из мутного раствора шестьдесят пять видов грибков и сто видов бактерий. Затем они разделили эти виды микроорганизмов и исследовали их порознь. Два года исследований увенчались успехом: за быстрое замерзание воды отвечал всего один вид бактерий: та же самая Pseudomonas syringae .
- Два года? - удивился Андрей.
- Молодой биолог нашел этого микроба быстрее. Почему он не сказал об этом своим коллегам?
- В те времена не было электронной связи, информационных систем и ки-берсекретарей; письма на бумаге отправляли медленной почтой, исследования печатались в разных бумажных журналах, причем ботаники обычно читали свои журналы, а метеорологи - свои. Но, хоть и с опозданием, биологи и физики узнали, что одна и та же бактерия отвечает за биологический эффект вымерзания растений и за физический эффект быстрого льдообразования в облаках.
Бактерии Pseudomonas syringae , представленные в виде коллажа из четырех фотоснимков, играют важную роль в природе нашего мира. Фотография слева, полученная биологами В. Л. Денгом и А. Коллмером из Корнеллского университета, показывает, как бактерии (светятся зеленым цветом) растут в межклеточном пространстве листа растения. Выращивая на своей оболочке ледяные кристаллы (фото справа), эти микроорганизмы вызывают повреждения листьев и цветов при самых слабых ночных заморозках. Pseudomonas syringae «командуют» не только растениями, но и снегопадами и градом: их находят даже в снеге, выпадающем в Антарктиде. Микроскопические «властители льда» настолько эффективно кристаллизуют воду, что раствор с белком этих бактерий добавляют в снеговые пушки, создающие покрытие горнолыжных трасс.
Джон ЛУКАС - биолог, сотрудник Калифорнийского университета.
Пауль ХОППЕ - агроном, специалист по кукурузе.
Стивен ЛИНДОУ - американский биохимик и бактериолог, профессор Калифорнийского университета.
Габор ВАЛИ - исследователь атмосферных процессов, профессор университета Вайоминга.
Рассел ШНЕЛЬ - исследователь атмосферы, сотрудник Национального агентства по исследованиям океана и атмосферы (NOAA).
Марта КРИСТЕНСЕН - профессор кафедры ботаники университета Вайоминга.
Андрей КАЯВА - русский биофизик, сотрудник Национального центра научных исследований Франции.
Но это еще не конец истории. Оставалось ответить на вопрос: как обнаруженная бактерия может управлять льдом? Исследователи установили, что ее оболочка покрыта особым белком. Но лишь спустя двадцать лет после «поимки» Pseudomonas syringae русский биофизик Андрей Каява и американский биолог Стивен Линдоу выяснили, почему этот белок позволяет бактерии властвовать над градом и растениями. Оказывается, оболочка бактерии имитирует структуру льда, «прикидываясь» поверхностью ледяного кристалла. Этим она обманывает молекулы воды, которые пристраиваются к «фальшивому» льду, и на поверхности бактерии начинает расти настоящий острый ледяной кристалл, похожий на грозное оружие - кинжал.
