科学家发现雪花部分由细菌造成

2010-05-26 22:55

据美国《纽约时报》25日报道，美国蒙大拿州立大学的植物病理学家大卫·桑茨表示，那些覆盖在山上的积雪，很大一部分并非因天气原因形成，而是由存在于植物上的细菌“一手制造”！这或将打破人们对雪纯洁的印象，甚至颠覆雪雨形成的传统观念。

发现：雪花部分来自细菌

事实上，细菌可以结冰并不是新鲜事。冬天过去后，大部分滑雪场会采用人造雪，其中就含有细菌。

微生物，特别是细菌，其细胞壁的蛋白质能保存大量水分，就算它们死后也一样。事实上，细菌将水以一种非常规则的方式排列，包围细菌的小水滴结冰时几乎完全仿照雪的自然晶体结构。

这样，细菌就可以帮助降雪在一个相对温暖的温度范围内形成。这同样也解释了为什么滑雪场会在人工造雪机里添加死去的细菌。只是，令科学家意外的是，天空中的雪花竟然也有很大一部分来自细菌。

过去几年里，桑茨和其他一些研究者从农作物上搜集了各种细菌后发现，一种危害农作物的细菌有着不为人所知的能力：可以制造雪花，堪称“天气生态系统”里的主要成员。目前，他们发现的第一种具有造雪能力的细菌名为丁香假单胞菌。

惊叹：细菌可把水变成雪

一直以来，人们都知道灰尘或煤烟等物质能够形成雨雪。空气中的水汽会附在微小的灰尘颗粒上形成细小的水珠发生水汽凝结形成云，因气温降低，云中的水滴和冰晶逐渐增大，最终形成雨水、雪等。相比于空气中的灰尘只是因天气原因而被动成为造雪的凝结物，这种大量存在于树、草等植物上的丁香假单胞菌，就是“主动造雪”了。

丁香假单胞细菌把“结冰“当成攻击植物的手段。在温度较高的时候，细菌能够激发蛋白质“造冰”，以冻坏植物，窃取它们所需的养分。当细菌感染植物后，它们会以颗粒的形式飞入空气里，同时形成冰晶进行传播并繁衍，这也就是人们看到的降雪。当冰晶在空中融化并落下，就是人们看到的雨水。而且，细菌能在气温高于0度时造雪的功能，显然是灰尘和煤烟所不具备的。科学家还相信，除了丁香假单胞菌，应该还有其他细菌甚至真菌具有降雪的功能。

纠结：可抗旱又有害

由于丁香假单胞菌存在太过广泛，科学家从19个不同地点收集了降雪样本，包括蒙大拿、摩纳哥、法国，加拿大的育空地区甚至南极洲的冰层下都发现了这种细菌，并且越繁华的地区，细菌浓度越高。科学家还通过无数在高纬度森林中进行的调查发现，70%的雪里都有丁香假单胞菌。而且，即使一个小到肉眼都看不见的细菌，也能造成上千朵雪花。这就意味着，不是所有的雪都由天气原因形成。

研究者说：“我们发现，夹在雨或雪中的冰并不代表这些冰来源于云层，它们可能是在下降过程中从其他地方提取的。”但是其他研究人员，包括美国劳伦斯伯克力国家实验室的微生态学家加里·安德森，在得克萨斯州城市上空的大气中发现了多达2000种不同微生物。他说：“很明显它们广泛地分布于大气中。如果它们在大气中，那么它们没有理由不进入到云层中。”

丁香假单胞菌是一种能导致西红柿和豆角等多种植物生病的细菌。由于它对农作物的危害，过去人们一直试图消灭它。 这个发现让人很为难，比如在经受旱灾的地区，既然已知细菌有感染庄稼的危险，是否仍“允许”它们作为凝结核以增加降雨量？

众说纷纭：“这理论 可能并非全球适用”

美国国家气候研究中心的云层研究专家罗伊·拉斯穆森认为，这项研究主要由植物病理学家参与，虽然对雪雨成因提出了颠覆性的理论，但仍有一些问题值得思考。

“这是一个惊人的观点”，拉斯穆森说：“可问题是，这些研究学者是否到范围足够大的区域里进行采样。我的直觉是，这项理论可能适用于一些特定的区域和特定的时间，并非能普遍适用于全球。”

美国国家海洋大气研究中心的气候学家拉斯·施内尔早在上世纪70年代就曾提出过细菌对冰晶形成的作用。“但当时这只是个概念，我们没有技术进行更进一步的论证。”施内尔这一次加入到桑茨的研究团队里，“如今我们的科技水平已经有了令人难以置信的进步，所以才有了丁香假单胞菌的发现。”

如果桑茨博士关于细菌的理论完全正确，那么过度放牧以及木材运输等，都可能导致植被的损害。另一方面，由于细菌在不同区域的数量不一，只要选对了要种的植物，或许能增加当地的降雨量。“届时，小麦或者大麦的产量或许将有成倍的提升。” 桑茨博士说“当然这得取决于未来细菌对气候的影响能有更多的研究，特别是对细菌种类的研究。”

目前，相关研究仍在进行中。在英国，科学家开始飞到云层去采样，再回到实验室里分析数据。美国的弗吉尼亚理工大学已经获得了126种细菌的 DNA，并建立了相关数据库。这都能帮助科学家们追踪哪些是“造雪”能手。此外，研究或许还涉及到了备受争议的气候变暖话题。桑茨说：“这种细菌不能在 27.7摄氏度以上的地方存活。因此，我们得加快研究的速度。”