在一项新的研究中，科学家们揭示了一种细菌产生冰晶的机制。这种名为Pseudomonas syringae细菌，就像大自然的天然制冰机。研究人员认为，这些细菌产生的冰晶可能是自然界产生云和雪的来源之一。该研究发表在《Science Advances》上。
这种细菌Pseudomonas syringae，中文名为丁香假单胞菌，能够在零上的温度环境下，通过细菌内的某些蛋白质产生冰晶颗粒。该细菌可以覆盖在农作物表面，并且导致植株产生冻伤。细菌实际上会导致植株内产生冰晶，从而破坏植物细胞，以便该细菌可以获取植物的营养成分。该细菌也早已被人类利用，比如人们利用该细菌产生类似于冰雪的环境，从而维持滑雪胜地的积雪厚度。在过去的几十年，在大气、雪中都发现了丁香假单胞菌。以及来自世界各地的降雪，从美国到欧洲、至南极洲，都发现了丁香假单胞菌的踪迹。他们的制冰能力被广泛认为是创云和雨的魔术棒。在过去几年的研究中，科学家只能猜测该细菌如何使水结冰。但是在实验室让该细菌产生冰晶并揭示其机制，该研究还是第一个。
在这项研究中，一个国际研究小组利用一种商业用途的造雪细菌来进行实验。虽然细菌已经死去，它们仍然有制冰蛋白锚定于它们的细胞壁外层，因此还是能够形成冰晶。研究人员发现，当与丁香假单胞菌水相互作用，制冰蛋白能够重新排序周围的水分子，形成类似于冰的晶核结构，从而导致了水到冰的变化。此外，通过从水中除去热量，该细菌的作用几乎像一台冰箱一样。该研究还使用了计算机模拟，来预测水分子如何在细菌细胞外壁重排，从而给出了丁香假单胞菌产生冰晶的模型。
纯净的水的结晶温度很低，甚至可以达到零下40摄氏度。因此在相对高温环境下，冰晶的产生往往需要一个晶核，这个晶核可能是围绕一个尘埃形成的。而丁香假单胞菌可以形成这样的晶核，从而在高空中让水蒸气在相对的高温环境中产生冰晶，再形成云。随着云的形成和气流对流环境的产生，冰晶开始下降，并在一定环境下溶化形成雨水。虽然科学家并不知道该细菌是否能够产生降雨，但是他们已经揭示出了这些细菌产生冰晶的原理。
