Upršaný deň? Môžu sa hrať mikróby

Upršaný deň? Môžu sa hrať mikróby

Kredit: Greg Westfall /flickr/ CC BY 2.0

Baktérie sú všade okolo nás – dokonca aj v atmosfére. Za správnych veterných podmienok prúdy vzduchu zmietajú ultraľahké mikróby, ktoré sa môžu unášať až do stratosféry. napr. štúdia z roku 2012 objavujúce sa v časopise Zborník Národnej akadémie vied identifikovali viac ako 300 rôznych rodín baktérií vznášajúcich sa uprostred oblakov.

Ako sa ukázalo, zdá sa, že tieto vzdušné mikróby ovplyvňujú počasie. Nedávno vo vedecký piatok , hovorili sme so Cindy Morris, mikrobiálnou ekologičkou z Francúzskeho národného inštitútu pre poľnohospodársky výskum v Avignone vo Francúzsku, a Athanasiosom Nenesom, profesorom atmosférických vied a chemického a biomolekulárneho inžinierstva na Georgia Tech v Atlante v Georgii, aby sme pochopili, ako sa na tom podieľajú mikróby. v zrážkach.



Aby sa vytvoril dážď, musia sa milióny malých kvapiek vody zhromaždiť v oblakoch a stať sa dostatočne ťažkými, aby mohli padať, tvrdí Morris. A aby sa tak stalo, „v miernych oblastiach potrebujete proces mrazenia, kde sa potom ľadový kryštál zrazí s kvapôčkami, ktoré sú tiež studené, ale ešte nezamrzli. A takto sa môžu vytvárať ťažké kvapôčky,“ povedal Morris.

Ale vrcholy oblakov nie sú pri teplotách vedúcich k mrazu. Ako teda produkujú dážď?

Voda v oblakoch sa môže pri vyšších teplotách pomocou katalyzátora zmeniť na pevný ľad. Niekedy je to trocha sadzí alebo prachu, „ktorý funguje ako geometrická šablóna, ktorá zarovnáva molekuly vody do vysoko organizovaného pevného kryštálu“, píše Ferris Jabr v New York Times Magazine .

A niekedy môžu byť tým katalyzátorom mikróby. Napríklad baktéria Pseudomonas syringae produkuje proteíny, ktoré stimulujú tvorbu ľadových kryštálov v procese nazývanom nukleácia ľadu.

„To akosi naštartuje proces mrazenia pri teplotách vyšších, ako by sa stalo,“ povedal Morris, ktorý tento druh študoval okrem iného v papier z roku 2015 na baktérie prenášané vzduchom.

[ Dvaja vedci diskutujú o evolučných dôvodoch, prečo sa baktériám darí v oblakoch .]

Video natočené spoločnosťou Marek Martin , mikrobiológ z University of Puget Sound, ukazuje proces zmrazovania. Len kvapka P. striekačky pridaný do vychladenej fľaštičky s vodou okamžite vytvorí kryštalickú mriežku ľadu.

Tvrdia to vedci z Inštitútu Maxa Plancka , ľadové nukleačné proteíny v P. striekačky pozostávajú zo špecifických sekvencií aminokyselín, ktoré usporiadať objednávku molekúl vody na vytvorenie ľadu. Proteíny tiež odstraňujú tepelnú energiu z vody, čím pomáhajú pri procese zmrazovania.

Mikrobiálne vlastnosti stimulujúce ľad sa stali užitočným komerčným nástrojom pre odvetvia, ktoré sa spoliehajú na sneh – menovite lyžiarske strediská. Proteíny extrahované z P. striekačky slúžia ako aktívna zložka v induktoroch „umelého snehu“, ako je Snomax, ktoré niektoré strediská používajú na práškovanie svojich svahov.

Množstvo baktérií aktívnych na ľade v oblakoch môže tiež ovplyvniť produkciu a frekvenciu bleskov, tvrdí Morris. Napríklad, správy v roku 2012 v časopise Atmosférická chémia a fyzika vedci vyvinuli simulácie aktivity nukleácie ľadu P. striekačky vnútri búrok. Zistili, že viac bleskov bolo generovaných, keď boli prítomné bakteriálne ľadové jadrá, ako keď neboli.

'Takže toto je ďalší zaujímavý nápad,' povedal Morris, 'že biologické nukleátory ľadu - tieto mikrobiálne častice, ktoré môžu spôsobiť nukleáciu ľadu - by tiež mohli mať úlohu pri bleskoch.'