冰点之上也可制冰——看细菌来大显身手

材料牛注：水珠结冰在现实生活中已经见怪不怪，但是，你是否想过细菌也可以参与其中？让我们跟随科学家来近距离探索细菌致冰的神奇之旅。

图示即为冰晶。马普研究所的研究人员发现，某些细菌可以影响水滴中水分子的排列顺序及其运动。因此，冰晶可以在0℃或更低的温度下生长，而不仅仅是以-37℃为临界点。经研究发现，主要是在细菌表面的蛋白质分子有助于推进结冰过程的进行。

由德国和美国的研究人员组成的由来自德国、美国的一个联合研究小组近距离地观察了一类细菌，发现它们会促进水珠结冰，有时甚至在冰点之上也能发生。科学家脑袋里潜藏的好奇因子促使他们对此进行了深入研究。

很早之前，科学家就已经发现某些细菌有促进冰晶生长的神奇作用——滑雪场人工造雪就是一个很好地应用。但是直到现在，科学家并不清楚其中确切的理论机制。

在此次研究中，研究人员使用一种叫做和频光谱仪的设备，使近距离地观察冰晶的形成及生长过程成为可能。他们以丁香假单胞菌为例，分别观察了其在空气中以及物体表面两种位置生长冰晶的详细过程，结果发现，细菌可以通过两种不同的机制来促进冰晶的生长。

第一种技术的关键在于细菌体外围的蛋白质层——拥有疏水性和亲水性两种基团，这一相反的作用力使得细菌来回反复摇晃水分子，就像摇曳的拖船，从而诱导表面冰晶的形成和不断生长。

第二种技术则是利用振动将一字排开的分子周围的热量散移，使温度逐渐降低直到达到冰晶形成的温度。

研究人员同时指出，细菌本身也含有抗冻蛋白质，使自己具有防冻的功能。与此同时，他们认为这项发现可能对地球科学家的研究有一定作用，因为在大气中，细菌致冰占据冰晶形成的主导力量，植物表层结冰也是同样的道理。再者，对结冰过程的进一步研究也有助于结冰甚至是除冰产品的开发。

这项研究成果发表于近期的Science Advance，论文链接：Ice-nucleating bacteria control the order and dynamics of interfacial water 

参考原文：A close up look at how bacteria make

文章由材料人编辑部王宇提供素材，牛蕾编译，任丹丹审核