Сказка об охоте на невидимых грабителей, орудующих ледяными кинжалами

Бактерии Pseudomonas syringae мастерски владеют холодным, вернее, ледяным оружием. Как можно представить этот микроорганизм? Специально для читателей «Науки и жизни» профессор Андрей Каява, внесший важный вклад в исследование, прислал вот такую собственноручную иллюстрацию, за что мы выражаем ему искреннюю благодарность. Фотографии бактерии (справа) сделаны: верхняя - в Университете Беркли (автор Гордон Врдоляк), нижняя - в Объединенном институте генома в Калифорнии.

Студент- биолог Стивен Линдоу из Висконсинского университета охотился очень методично: он делал многочисленные растворы из листьев и травы, наносил их на кукурузу и проверял ее на морозоустойчивость в специальной холодильной камере. Полтора года экспериментов ни к чему не привели: поймать невидимый микроб не удавалось. Но Линдоу, несмотря на молодость, проявил себя настоящим ученым -он, совмещая учебу и эксперименты (как говорят, ел быстро и спал мало), проводил все новые и новые серии тестов. Однажды зимой друзья вытащили Линдоу из лаборатории покататься в выходные дни на лыжах. Студент отправился на прогулку с неохотой, прервав эксперимент на середине.

Вернувшись в лабораторию в понедельник, Стивен разразился ругательствами в адрес своих беспечных друзей: экстракт из листьев, который он приготовил, но еще не испытал на кукурузе, стал за несколько дней мутным и явно испортился.

Линдоу все-таки довел тест до конца и поразился тому, что увидел: половина листьев кукурузы, обработанной «испорченным» экстрактом, оказалась повреждена самым незначительным заморозком. Значит, микроорганизмом, за которым он охотился, оказалась бактерия, за несколько дней размножившаяся в экстракте из листьев. При тестах она выдала себя «с головой».

- Вот как полезно отдыхать! - сказала весело Галатея. Дзинтара улыбнулась…

Линдоу быстро провел лабораторные исследования и идентифицировал коварную бактерию как Pseudomonas syringae - Псевдомонас сирингае. Это была победа. Враг найден, но как он ухитряется понизить сопротивляемость растения морозам? Это оставалось загадкой.

Исследователи отметили еще одну интересную особенность: чашки с культурой различных бактерий хранились в холодильнике. Как-то он забарахлил и остудил образцы чуть ниже нуля. Все растворы оказались жидкими, за исключением чашек с культурой пойманной бактерии, которая замерзла.

Свойства загадочной бактерии стали проясняться после того, как ботаники узнали о независимых исследованиях метеорологов, занимавшихся проблемой образования града при сравнительно теплых температурах. Действительно, почему капли воды одного облака превращаются в град при почти нулевой температуре, а капли другого облака остаются жидкими даже при минус тридцати?

Специалисты знали, что вода замерзает при появлении в ней центров кристаллизации, в качестве которых могут выступать, например, частицы пыли. Метеоролог Габор Вали исследовал замерзание воды, добавляя к ней вулканический пепел и другие порошки. Самая высокая температура замерзания оказалась у воды, полученной из грязного снега с детской площадки. Ученый доказал, что легче всего вода замерзает при добавлении в нее обычной почвы, содержащей органические вещества. Но какие именно?

Эстафету охоты на таинственное органическое вещество, которое вызывает опасный град, перехватил ученый Рассел Шнель из университета Вайоминга. Он добавлял в замерзающую воду различные почвы, растертые свежие, а также сухие листья тополя и ольхи - и измерял, измерял… Удивительно, но в его исследования тоже вмешался случай. Однажды Рассел спешил на вечеринку и не успел проверить на замораживаемость один из образцов - воду с измельченной травой. Экспериментатор оставил образец в пластиковом мешке. Несколько дней спустя он увидел, что вода в нем сильно помутнела. Шнель протестировал жижу - температура ее замерзания оказалась всего минус полтора градуса!

Ученый понял, что за замерзание отвечает какой-то живой микроорганизм, и обратился к профессору Марте Кристенсен. Вместе со своими студентами она выделила из мутного раствора шестьдесят пять видов грибков и сто видов бактерий. Затем они разделили эти виды микроорганизмов и исследовали их порознь. Два года исследований увенчались успехом: за быстрое замерзание воды отвечал всего один вид бактерий: та же самая Pseudomonas syringae .

- Два года? - удивился Андрей.

- Молодой биолог нашел этого микроба быстрее. Почему он не сказал об этом своим коллегам?

- В те времена не было электронной связи, информационных систем и ки-берсекретарей; письма на бумаге отправляли медленной почтой, исследования печатались в разных бумажных журналах, причем ботаники обычно читали свои журналы, а метеорологи - свои. Но, хоть и с опозданием, биологи и физики узнали, что одна и та же бактерия отвечает за биологический эффект вымерзания растений и за физический эффект быстрого льдообразования в облаках.