Сказка об охоте на невидимых грабителей, орудующих ледяными кинжалами

- 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.

Способность выращивать ледяной кристалл на оболочке - очень полезное свойство бактерий. Они добывают себе пищу, опустошая питательные кладовые растения, - выедают внутренности клеток. Но переходить из клетки в клетку бактериям трудно - растительные клетки отделяются одна от другой твердыми стенками. Именно они отвечают за прочность листа и самой древесины.

Бактерия Pseudomonas syringae выращивает ледяной рог и легко протыкает им жесткие оболочки клеток, разрушая их и добавляя себе и своему потомству жизненное пространство. Листья кукурузы, пораженные «ледяной» бактерией, быстро чернеют и гниют, разрезаемые изнутри миллионами острых ледяных кинжалов. Засохшие листья осыпаются, и бактерии смешиваются с почвой. Если поднимается ветер, то бактерии попадают в воздух и в облака. Лед послушно образуется на оболочке бактерий даже в тучах - так возникает град, который возвращает бактерии на землю. Заодно град повреждает растения, делая их еще более беззащитными перед микробами, умеющими выращивать ледяные ножи.

- Грабители! - осуждающе сказал Андрей.

- Но ученые, узнав коварного врага в лицо, не медлили - генетики стали выводить микробов, которые вытесняют бактерий - повелителей льда, но сами они не повреждают растения. А химики сумели синтезировать вещество, действующее аналогично белку на оболочке Pseudomonas syringae . Метеорологи стали использовать его для управления осадками и предотвращения крупного града.