今天，科学家们发现了微小的细菌——自然界的制冰机——是如何产生冰晶的。通过带来寒冷，这些不可思议的生物被认为会**云层，并导致雪和雨。尽管今天发表在《科学进步》杂志上的这项新研究没有证实这些细菌是否是造雨细菌，但它指出了它们究竟是如何把水变成冰的。

这种细菌，丁香假单胞菌，已经为自己提供了在正常情况下不会使水结冰的温度下产生冰晶的蛋白质来引起寒冷。第。丁香科植物以农作物、植物和树木为食，利用它们的制冰能力造成冻害。它们产生的冰晶基本上粉碎了植物的组织，这样细菌就可以获得植物的营养。我们甚至为了自己的目的利用了这些生物。在世界各地的滑雪胜地，丁香经常被用来**人造雪。

“太壮观了。”

在过去的几十年里，P。从美国到欧洲，甚至南极洲，世界各地的大气和雪中都发现了丁香。人们普遍认为它们的制冰能力能**云层并引起降雨。由于这种在大气事件中潜在的重要作用，P。丁香科植物近年来得到了广泛的研究。但到目前为止，科学家们只能猜测这种细菌是如何使水结冰的。今天的研究是第一个在实验中展示制冰机制实际工作原理的研究。

它们形成冰核攻击植物细胞。它们也用于人工造雪。“然后，它们也参与了气候过程，”参与这项研究的马克斯普朗克聚合物研究所的生物工程师托比亚斯·魏德纳说太壮观了。”

在这项研究中，一个国际研究小组使用了一种名为Snowmax的商业产品，一种用于**含有死磷的人造雪的粉末。丁香科细菌。虽然这些细菌没有生命，但它们的细胞外壁上仍然锚定着制冰蛋白，因此它们仍然形成冰。研究人员发现，当P。丁香科植物与水相互作用，蛋白质将分子转移到周围，将它们排列成形成冰晶的模板。此外，这种细菌的作用就像冰箱一样，从水中排出热量。研究人员说，这些观察结果解释了P。丁香就是这样一种有效的制冰细菌。

（马克·马丁/普吉特湾大学）

“人们试图了解（细菌）是如何控制冰核的，他们做了理论和计算研究，”魏德纳说现在，这是我们第一次有实验数据表明这种情况确实发生了。”

当然，这项研究也有局限性。事实上，它不仅使用实验数据；它还使用计算机建模。研究人员观察了水和细菌是如何相互作用的；根据这些观察结果，他们对细菌的制冰蛋白的实际作用进行了有根据的猜测。弗吉尼亚理工大学农业和生命科学学院的植物病理学家鲍里斯·维纳泽（Boris Vinatzer）研究了P。多年来，丁香说，这是研究的主要缺陷之一他说：“这仍然是一种假设，一种对一些测量和一些模型的解释，但对发生的事情没有直接的观察。”在我的解释中，这不是一个基于数据的确定结论。这很可能是对观察结果的一种解释，“尽管如此，这还是很有趣的，维纳泽说——只是不是最后一句话。

“要下雨，你的云必须先形成冰晶，即使在撒哈拉沙漠也是如此。”

辛迪·莫里斯是法国国家农业研究所的生物学家和生态学家，他一直在研究P。丁香花了30年，批评了研究人员使用雪人。她说，用于**人造雪的商业产品不仅含有死细菌。在细菌被冷冻干燥和辐射处理“杀死”之前，混合物中还含有多种营养素，用来培养细菌。莫里斯说，她更希望研究人员使用新鲜的P。丁香，只是为了确保没有其他物质妨碍结果。”“这并不意味着他们的研究是无效的，”她说从微生物学家的角度来看，它只会更清洁。”然而，使用Snowmax可能有它的优势。其他研究人员很容易获得该产品，可以复制这项研究。

莫里斯和美国国家海洋和大气管理局（National ocean and atmospheric Administration）的大气科学家罗斯施奈尔（Russ Schnell）都表示，尽管这项研究非常有趣和深入，但它并不能解释这种细菌的制冰过程是否在大气中产生冰晶并促成降雨。而这正是科学家们渴望知道的。为了理解为什么P。丁香被认为是造雨细菌，记住水是如何工作的很有帮助。

纯水在32华氏度（0摄氏度）时不会结冰。它实际上保持液态直到华氏-40度（-40摄氏度）。为了在更高的温度下结冰，水需要一点灰尘、煤烟或海盐——水分子可以附着的中心。大多数科学家认为P。丁香被风从地面吹向天空。在大气中，这些高空飞行的制冰细菌将冰点温度降低到25至18华氏度（-4至-8摄氏度），形成冰晶。这就产生了云，基本上是水滴和冰晶的集合体。

纯水在32华氏度时不会结冰

施奈尔说：“要下雨，你的云必须首先形成冰晶，即使在撒哈拉沙漠也是如此。”。当冰晶落下时，如果天气暖和，它们就会变成雨，如果天气寒冷，它们就会变成雪。细菌像P。然而，丁香科植物在引起降水方面的作用从未被证实从直觉上看，这是正确的，间接证据表明是的，但最终的联系还没有完成，”施奈尔说但每个人都有信心。”

不幸的是，今天的研究并不是莫里斯和谢尔希望看到的论文。”莫里斯说：“这篇论文向我们讲述了正在发生的物理现象。”对于这些细菌在降水中的作用，它并没有告诉我们更多的信息。“施奈尔补充说，这是科学界希望在某个时候看到的一篇论文。”像这样的报纸还会更多，”他说。