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上海酶聯(lián)生物研究所
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上海酶聯(lián)生物研究所
閱讀：904發(fā)布時(shí)間：2010-5-28
雪花部分由植物上的細(xì)菌"一手制造"
據(jù)美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》25日?qǐng)?bào)道，美國(guó)蒙大拿州立大學(xué)的植物病理學(xué)家大衛(wèi)·桑茨表示，那些覆蓋在山上的積雪，很大一部分并非因天氣原因形成，而是由存在于植物上的細(xì)菌“一手制造”！這或?qū)⒋蚱迫藗儗?duì)雪純潔的印象，甚至顛覆雪雨形成的傳統(tǒng)觀念。
發(fā)現(xiàn)：雪花部分來(lái)自細(xì)菌
事實(shí)上，細(xì)菌可以結(jié)冰并不是新鮮事。冬天過(guò)去后，大部分滑雪場(chǎng)會(huì)采用人造雪，其中就含有細(xì)菌。
微生物，特別是細(xì)菌，其細(xì)胞壁的蛋白質(zhì)能保存大量水分，就算它們死后也一樣。事實(shí)上，細(xì)菌將水以一種非常規(guī)則的方式排列，包圍細(xì)菌的小水滴結(jié)冰時(shí)幾乎*仿照雪的自然晶體結(jié)構(gòu)。
這樣，細(xì)菌就可以幫助降雪在一個(gè)相對(duì)溫暖的溫度范圍內(nèi)形成。這同樣也解釋了為什么滑雪場(chǎng)會(huì)在人工造雪機(jī)里添加死去的細(xì)菌。只是，令科學(xué)家意外的是，天空中的雪花竟然也有很大一部分來(lái)自細(xì)菌。
過(guò)去幾年里，桑茨和其他一些研究者從農(nóng)作物上搜集了各種細(xì)菌后發(fā)現(xiàn)，一種危害農(nóng)作物的細(xì)菌有著不為人所知的能力：可以制造雪花，堪稱“天氣生態(tài)系統(tǒng)”里的主要成員。目前，他們發(fā)現(xiàn)的*種具有造雪能力的細(xì)菌名為丁香假單胞菌。
驚嘆：細(xì)菌可把水變成雪
一直以來(lái)，人們都知道灰塵或煤煙等物質(zhì)能夠形成雨雪?？諝庵械乃麜?huì)附在微小的灰塵顆粒上形成細(xì)小的水珠發(fā)生水汽凝結(jié)形成云，因氣溫降低，云中的水滴和冰晶逐漸增大，zui終形成雨水、雪等。相比于空氣中的灰塵只是因天氣原因而被動(dòng)成為造雪的凝結(jié)物，這種大量存在于樹(shù)、草等植物上的丁香假單胞菌，就是“主動(dòng)造雪”了。
丁香假單胞細(xì)菌把“結(jié)冰“當(dāng)成攻擊植物的手段。在溫度較高的時(shí)候，細(xì)菌能夠激發(fā)蛋白質(zhì)“造冰”，以凍壞植物，竊取它們所需的養(yǎng)分。當(dāng)細(xì)菌感染植物后，它們會(huì)以顆粒的形式飛入空氣里，同時(shí)形成冰晶進(jìn)行傳播并繁衍，這也就是人們看到的降雪。當(dāng)冰晶在空中融化并落下，就是人們看到的雨水。而且，細(xì)菌能在氣溫高于0度時(shí)造雪的功能，顯然是灰塵和煤煙所不具備的?？茖W(xué)家還相信，除了丁香假單胞菌，應(yīng)該還有其他細(xì)菌甚至真菌具有降雪的功能。
糾結(jié)：可抗旱又有害
由于丁香假單胞菌存在太過(guò)廣泛，科學(xué)家從19個(gè)不同地點(diǎn)收集了降雪樣本，包括蒙大拿、摩納哥、法國(guó)，加拿大的育空地區(qū)甚至南極洲的冰層下都發(fā)現(xiàn)了這種細(xì)菌，并且越繁華的地區(qū)，細(xì)菌濃度越高。科學(xué)家還通過(guò)無(wú)數(shù)在高緯度森林中進(jìn)行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70%的雪里都有丁香假單胞菌。而且，即使一個(gè)小到肉眼都看不見(jiàn)的細(xì)菌，也能造成上千朵雪花。這就意味著，不是所有的雪都由天氣原因形成。
研究者說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，夾在雨或雪中的冰并不代表這些冰來(lái)源于云層，它們可能是在下降過(guò)程中從其他地方提取的。”但是其他研究人員，包括美國(guó)勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的微生態(tài)學(xué)家加里·安德森，在得克薩斯州城市上空的大氣中發(fā)現(xiàn)了多達(dá)2000種不同微生物。他說(shuō)：“很明顯它們廣泛地分布于大氣中。如果它們?cè)诖髿庵?，那么它們沒(méi)有理由不進(jìn)入到云層中。”
丁香假單胞菌是一種能導(dǎo)致西紅柿和豆角等多種植物生病的細(xì)菌。由于它對(duì)農(nóng)作物的危害，過(guò)去人們一直試圖消滅它。這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓人很為難，比如在經(jīng)受旱災(zāi)的地區(qū)，既然已知細(xì)菌有感染莊稼的危險(xiǎn)，是否仍“允許”它們作為凝結(jié)核以增加降雨量？
眾說(shuō)紛紜：“這理論可能并非適用”
美國(guó)國(guó)家氣候研究中心的云層研究專家羅伊·拉斯穆森認(rèn)為，這項(xiàng)研究主要由植物病理學(xué)家參與，雖然對(duì)雪雨成因提出了顛覆性的理論，但仍有一些問(wèn)題值得思考。
“這是一個(gè)驚人的觀點(diǎn)”，拉斯穆森說(shuō)：“可問(wèn)題是，這些研究學(xué)者是否到范圍足夠大的區(qū)域里進(jìn)行采樣。我的直覺(jué)是，這項(xiàng)理論可能適用于一些特定的區(qū)域和特定的時(shí)間，并非能普遍適用于。”
美國(guó)國(guó)家海洋大氣研究中心的氣候?qū)W家拉斯·施內(nèi)爾早在上世紀(jì)70年代就曾提出過(guò)細(xì)菌對(duì)冰晶形成的作用。“但當(dāng)時(shí)這只是個(gè)概念，我們沒(méi)有技術(shù)進(jìn)行更進(jìn)一步的論證。”施內(nèi)爾這一次加入到桑茨的研究團(tuán)隊(duì)里，“如今我們的科技水平已經(jīng)有了令人難以置信的進(jìn)步，所以才有了丁香假單胞菌的發(fā)現(xiàn)。”
如果桑茨博士關(guān)于細(xì)菌的理論*正確，那么過(guò)度放牧以及木材運(yùn)輸?shù)?，都可能?dǎo)致植被的損害。另一方面，由于細(xì)菌在不同區(qū)域的數(shù)量不一，只要選對(duì)了要種的植物，或許能增加當(dāng)?shù)氐慕涤炅俊?ldquo;屆時(shí)，小麥或者大麥的產(chǎn)量或許將有成倍的提升。”桑茨博士說(shuō)“當(dāng)然這得取決于未來(lái)細(xì)菌對(duì)氣候的影響能有更多的研究，特別是對(duì)細(xì)菌種類的研究。”
目前，相關(guān)研究仍在進(jìn)行中。在英國(guó)，科學(xué)家開(kāi)始飛到云層去采樣，再回到實(shí)驗(yàn)室里分析數(shù)據(jù)。美國(guó)的弗吉尼亞理工大學(xué)已經(jīng)獲得了126種細(xì)菌的DNA，并建立了相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。這都能幫助科學(xué)家們追蹤哪些是“造雪”能手。此外，研究或許還涉及到了備受爭(zhēng)議的氣候變暖話題。桑茨說(shuō)：“這種細(xì)菌不能在27.7攝氏度以上的地方存活。因此，我們得加快研究的速度。”
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