Son realmente extraños e impresionantes los hongos, porque pueden vivir prácticamente en cualquier lugar, pueden ser venenosos o servir como medicina, y también aparentemente pueden transformar residuos plásticos en ingredientes comestibles. Ahora se dio a conocer otra noticia: hay grupos de hongos que pueden promover la formación de hielo.
En un trabajo publicado recientemente en Science Advances, unos investigadores describen una proteína fúngica recién identificada que funciona como disparador de la formación de hielo a temperaturas de -2°C. Obviamente, eso es frío por debajo del punto de congelamiento del agua, pero en la naturaleza no es tan simple que el agua se congele. Se requiere energía para que se forme la primera diminuta semilla del hielo – un núcleo de hielo – y el hielo se forma muy lentamente a temperaturas por encima de los -46°C, según indican en el trabajo.
Sin embargo, hay cosas como las nubes, que son gotas microscópicas de agua y cristales de hielo, que se forman gracias a los núcleos de hielo. En el nuevo trabajo el equipo de investigadores siguió al gen del hongo relacionado con la proteína promotora del hielo y encontró un ancestro bacteriano de hace millones de años, según declaraciones de Virginia Tech. Pero lo importante es que además la molécula de la proteína del hongo ofrece una alternativa no tóxica y más eficiente a las formas actuales de la ingeniería del clima, la producción de alimentos y la preservación de células y órganos.
Congeladores naturales
Ya desde 1974 los científicos sabían que algunas especies de bacterias actuaban como formadoras de núcleos de hielo o catalizadores que aceleran la formación de cristales de hielo en la naturaleza. En 1990 los investigadores confirmaron que algunos hongos eran capaces de hacer lo mismo, según explicó Boris A. Vinatzer, coautor del trabajo y científico ambientalista de Virginia Tech.
Fue gracias a los avances en la secuenciación del ADN que los científicos pudieron investigar los genomas microbianos y los mecanismos genéticos relevantes. Si bien los investigadores habían avanzado en el estudio de estos mecanismos en las bacterias, no se había hecho mucho en el campo de la formación de núcleos de hielo en las especies de hongos, según explicó el equipo en declaraciones de la Universidad Estatal de Boise.
Encontrar el disparador
Para este nuevo trabajo los investigadores estudiaron un hongo común del suelo de la familia Mortierellaceae, que extrajeron de muestras de agua y líquenes que recogieron en anteriores expediciones polares. La secuenciación del ADN hizo que el equipo se centrara en determinados genes que se parecían mucho a los que hay dentro de los formadores de núcleos de hielo en las bacterias. No era algo inaudito, pero sí les llamó la atención. Para verificar si estaban en el camino correcto, los investigadores plantaron estas proteínas en otras levaduras y bacterias, que de hecho manifestaron capacidad de formar hielo que antes no tenían.
Lo que se destaca es el hecho de que con un análisis más profundo, el hongo no estaba simplemente copiando a su ancestro bacteriano sino que “había adoptado una característica altamente efectiva de las bacterias, adaptándola a sus propios requerimientos fisiológicos”, señala el equipo en sus declaraciones.
“Es un poco igual pero también diferente”, explicó Rosemary Eufemio, autora principal del trabajo y bioquímica de la Universidad Estatal de Boise. “Los hongos usan la misma arquitectura de secuencia repetitiva que tienen las bacterias para la formación de núcleos de hielo, pero en forma más soluble y estable, y eso probablemente sea en beneficio de su función ecológica”.
Mortierellaceae milagroso
El estudio tiene claras implicancias para la ciencia del clima. Por ejemplo, los hongos que se usaron para este trabajo son relativamente comunes en el suelo, lo que significa que probablemente subestimamos su aporte a la formación de hielo en la atmósfera. Los orígenes naturales de los hongos también hacen que sean una alternativa no tóxica al yoduro de plata, esa partícula que comúnmente se ha usado como inicio de la formación de nubes en los últimos 80 años, según la Oficina de Información Pública del Gobierno de EE.UU.
El equipo también piensa que los formadores de núcleos de hielo en los hongos podrían “iniciar la innovación evolutiva en la interfase de la biología y la física”, según señalan en el trabajo. Los experimentos han revelado que los hongos siguieron activos en bajas concentraciones y las condiciones más extremas. Eso podría significar su utilidad en tecnologías de congelamiento bioinspiradas y en modificaciones artificiales del agua, comentó Vinatzer, algo que no es así con las bacterias “porque tendrías que añadir células bacterianas enteras”.
“Ahora que conocemos esta molécula fúngica, será más fácil descubrir cuánto hay de este tipo de moléculas en las nubes”, dijo Vinatzer. “A la larga estos trabajos de investigación podrían ayudar a desarrollar mejores modelos climáticos”.
