「凍結を促す真菌」を発見、天候操作に役立つ可能性

「土壌に生育する真菌」のタンパク質が氷の核となる

この研究の核心は、「真菌が氷をつくる手助けをする分子を持っていた」という点にあります。

まず前提として、水が氷になるには、水分子が規則正しく並び始める必要があります。

ところが、その最初の並びを自然に作るのは意外に難しく、何も足場がなければ水はかなり低温まで凍りません。

そこで重要になるのが、氷の結晶化を始める足場となる氷晶核（氷をつくる“種”）です。

大気中では鉱物の粒子や塵がこの役目を果たすことがありますが、生物の中にも同じような働きをするものがいます。

これまで特によく知られていたのは細菌でした。

細菌の中には、表面にあるタンパク質によって水分子を並べ、氷の結晶を作りやすくするものがいます。

しかし今回、研究チームが調べたのは、土壌に生育する「クサレケカビ科（Mortierellaceae）」の真菌です。

研究者たちは氷形成能を持つ真菌のゲノムを解析し、細菌の氷形成タンパク質を作る遺伝子とよく似た配列を見つけました。

もちろん、遺伝子が似ているだけでは、本当に同じ働きをしているとは言えません。

そこで研究チームは、その真菌由来の遺伝子を酵母と大腸菌に導入。

すると、本来は強い氷形成活性を持たないこれらの生物が、新たに氷形成活性を示すようになりました。

論文では、酵母でこの遺伝子を発現させると、凍結の起こり方が大きく変わり、真菌由来の遺伝子が氷形成に関わることが強く裏づけられています。

さらに面白いのは、その働き方が細菌と少し違っていたことです。

細菌の氷形成タンパク質は、細胞膜と結びついた状態で働くことが重要です。

ところが今回の真菌では、細胞そのものがなくても、分泌されたタンパク質だけで氷形成を促せることが示されました。

その理由は、タンパク質の特殊な構造にあると考えられています。

また、この能力の起源も興味深いところです。

系統解析やDNAの特徴を比べた結果、真菌が持つこの遺伝子は、もともと細菌由来で、過去に遺伝子の水平伝播によって真菌側へ取り込まれた可能性が高いと考えられました。

つまり真菌は、細菌の持っていた氷形成の仕組みを受け取り、それを自分たち向けに作り変えた可能性があるのです。

では、この新しい発見は私たちにどう役立つのでしょうか。