Buzun oluşma şekli beklenenden çok daha ilginç. Doğada en yaygın olanlardan biri olan bu temel fiziksel süreç, onlarca yıllık bilimsel incelemeye rağmen hala gizemli kalıyor.
Şimdi, ABD Ulusal Bilim Vakfı-bilim adamlarının desteklediği araştırmalar Utah ÜniversitesiBoise State Üniversitesi ve diğer kurumlar, mantarlar tarafından üretilen biyolojik ajanların buz oluşumundaki rolüne ışık tutuyor.
Yaygın olarak düşünülenin aksine, faz geçişlerinin doğasında bulunan enerji bariyeri nedeniyle suyun mutlaka 0 santigrat derecede (32 Fahrenheit derece) donması gerekmez.
Tamamen saf su, -46 C'ye kadar soğuyana kadar donmaz. Bunun nedeni, su moleküllerinin, buza yol açan kristalleri oluşturmak için çekirdeklenme adı verilen bir süreç olan parçacıklara ihtiyaç duymasıdır. Organizmalar, soğuk ortamlarda hayatta kalabilmek için bir adaptasyon olarak buz oluşumunu kontrol etmek için çeşitli yollar geliştirmişlerdir.
Bu, en verimli buz çekirdekleyici parçacıkların biyolojik kökenli olduğu, bakterilerde, mantarlarda ve hatta böceklerde üretildiği anlamına gelir; ancak “biyolojik buz çekirdeklerinin” moleküler temeli ve kesin mekanizmaları tam olarak anlaşılmamıştır.
Utah Üniversitesi'nde teorik kimyager olan Valeria Molinero, bilim adamlarının yaşamın yağış ve iklimi nasıl etkilediğine dair anlayışını geliştirmek için potansiyel çıkarımlar içeren bu gizemi çözmede ön saflarda yer alıyor.
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, aralarında Boise State'ten Molinero ve Konrad Meister'in de bulunduğu uluslararası bir araştırmacı ekibi, mantar buz çekirdeği oluşturucularının özelliklerini ve özelliklerini araştırdı ve bunların küçük protein alt birimlerinden oluştuğunu ve buzun hem desteklenmesinde hem de engellenmesinde rol oynadığını ortaya çıkardı. büyüme.
Molinero, “Bunlar çevreye atılan proteinlerdir ve bu parçacıklar buzun çekirdeklenmesi için son derece etkilidir” dedi. “Fakat organizmanın bu buz çekirdekleme yeteneklerinden nasıl yararlandığı bilinmiyor ve bu, organizmanın tüm olası varyantlarında mevcut değil. Neden buz oluşturduklarını veya bir avantaj olup olmadığını bilmiyoruz.”
Multidisipliner ekip, adı verilen bir mantar türü üzerinde yoğunlaştı. Fusarium aküminatum ve daha büyük parçacıklar halinde birleşen çok küçük proteinler ürettiğini keşfetti. Bulguları dergide yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
Bakteri ve mantar proteinleri -10 ile -2 derece arasındaki sıcaklıklarda buz oluşumunu teşvik edebilir. Bazı bakteriler buzu teşvik etmede o kadar etkilidir ki kayak alanları bunları kar yapmak için kullanır.
Araştırmaya göre, buz çekirdeklenmesinin ekolojik avantajları ve bulut oluşumu ile yağıştaki rolü henüz tam olarak anlaşılamadı; bu da iklim ile yaşam arasındaki etkileşimin anlaşılmasında önemli bir boşluk oluşturuyor. Araştırma, gıda dondurma işleminin, kar yapımının veya bulut tohumlamanın verimliliğinin artırılmasına yol açabilir.
Ancak ekibin keşifleriyle birlikte bu proteinlerin neden ve nasıl birleştiği gibi birçok soru daha ortaya çıktı. Molinero, “Diğer soru da bunu bilerek mi yaptıkları, yoksa başka bir şey için ürettikleri bir proteinin bu özelliğe sahip olması mı?” dedi.
Bu temel soruların çözümü, kimya, biyofizik ve biyolojinin çeşitli alanlarında uzmanlığa sahip araştırmacıları bir araya getirerek ekip çalışmasını gerektirecektir.