Schimmeleiwit ontdekt dat water kan laten bevriezen

Sommige schimmels blijken een verrassend talent te hebben: ze kunnen water laten bevriezen.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Onderzoekers hebben schimmeleiwitten ontdekt die ijsvorming heel effectief op gang brengen. Het gaat om eiwitten uit schimmels uit de Mortierellaceae-familie. De eiwitten blijken zelfs water te bevriezen bij relatief hoge temperaturen onder nul. De nieuwe studie laat ook zien dat de bevriezende vaardigheden van deze schimmeleiwitten waarschijnlijk ooit van een bacterie over zijn genomen. De resultaten verschenen in Science Advances.

Geleend van een bacterie

Om tot die ontdekking te komen hebben de onderzoekers het DNA van twee schimmelstammen onderzocht. Daarbij zochten ze naar stukken DNA die leken op de genen van bacteriën die ook ijsvorming kunnen veroorzaken. Zo kwamen ze uit bij genen die verwant zijn aan het zogeheten InaZ-gen, dat bij bacteriën bekendstaat om zijn rol bij ijsvorming. Vervolgens testten de onderzoekers of de gevonden genen echt werkten. Ze combineerden de schimmelgenen met gistbacteriën en met de bacterie E. coli. Zodra die organismen de genen gingen gebruiken ontstond daarbij ook ijs.

Het verhaal heeft echter ook een interessante evolutionaire kant. De onderzoekers denken dat een voorouder van deze schimmels het gen ooit van bacteriën heeft overgenomen via horizontale genoverdracht. Dat is een vorm van genetische overdracht waarbij DNA als het ware van de ene soort naar de andere ‘springt’. Horizontale genoverdracht komt bij schimmels niet vaak voor. Na de overdacht hebben de schimmels het ‘bevriezende’ eiwit verder aangepast.

Mogelijke toepassingen

De onderzoekers noemen de ontdekking bijzonder. Voor ijsvorming is vaak een klein ‘beginpunt’ nodig. Zo’n beginpunt helpt watermoleculen om zich te ordenen tot een ijskristal. Het gevonden eiwit is niet alleen heel efficiënt in het aanreiken van zo’n ‘beginpunt’, maar is ook nog eens oplosbaar in water en zit niet vast aan een celmembraan.

De mogelijke toepassingen van de vondst zijn daardoor breed. Een voorbeeld daarvan is cloud seeding, een techniek die probeert om het te laten regenen door in wolken de vorming van ijskristallen te stimuleren. Onderzoeker Boris Vinatzer zegt daarover: “Als we leren hoe we genoeg van dit schimmeleiwit op een goedkope manier kunnen maken, dan kunnen we daarmee cloud seeding veel veiliger maken.” Voor de techniek wordt momenteel vooral zilverjodide gebruikt, dat heel giftig kan zijn.

Leestip: Een veelvoorkomende bodemschimmel kan fosfor halen uit industrieel afval

Ook voor de voedselindustrie zien de onderzoekers veel mogelijkheden. Bij sommige invriesmethoden kan het heel handig zijn als je het invriezen een extra ‘duwtje’ in de rug kan geven. Momenteel worden daar soms nog ‘bevriezende’ bacteriën voor gebruikt, maar in de toekomst is dat misschien dus niet meer nodig. Vinatzer zegt het zo: “Dat is een groot voordeel: je hebt alleen dit ene eiwit nodig. Alles wat normaal gesproken ook meekomt met de introductie van een bacterie kan je daardoor gewoon weglaten.”

De vondst kan ook voor de geneeskunde heel handig zijn, bijvoorbeeld voor het beter bewaren van kwetsbare cellen, weefsels, sperma, eicellen of embryo’s. Door water buiten een cel eerst voorzichtig te laten bevriezen kan de kwetsbare inhoud van een cel beter beschermd blijven tegen de gevolgen van extreme kou.

De gevonden schimmeleiwitten kunnen ook helpen om beter te begrijpen wat er precies in wolken gebeurt. Het ijs in wolken beïnvloedt namelijk ook hoeveel straling wordt weerkaatst. Dat maakt dit onderzoek mogelijk ook interessant voor klimaatonderzoekers. “We weten nu welke moleculen dit schimmeleiwit precies gebruikt,” zegt Vinatzer. “Daardoor kunnen we kijken hoeveel van die moleculen er in wolken zitten. Op de lange termijn kan dat leiden tot het ontstaan van betere klimaatmodellen.”

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook ‘Zombieboom’ in Queensland dreigt door schimmel binnen een generatie te verdwijnen en Glastuinbouw en bollenteelt blijken broedplaats voor gevaarlijke en resistente schimmelmutatie . Of lees dit artikel: Geen oor maar iets héél anders: Japanse schildwantssoort heeft een speciaal orgaan voor schimmels .

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: