科學家發現雪花部分由細菌造成

2010-05-26 22:55

據美國《紐約時報》25日報導，美國蒙大拿州立大學的植物病理學家大衛·桑茨表示，那些覆蓋在山上的積雪，很大一部分並非因天氣原因形成，而是由存在於植物上的細菌「一手製造」！這或將打破人們對雪純潔的印象，甚至顛覆雪雨形成的傳統觀念。

發現：雪花部分來自細菌

事實上，細菌可以結冰並不是新鮮事。冬天過去後，大部分滑雪場會採用人造雪，其中就含有細菌。

微生物，特別是細菌，其細胞壁的蛋白質能保存大量水分，就算它們死後也一樣。事實上，細菌將水以一種非常規則的方式排列，包圍細菌的小水滴結冰時幾乎完全仿照雪的自然晶體結構。

這樣，細菌就可以幫助降雪在一個相對溫暖的溫度範圍內形成。這同樣也解釋了為什麼滑雪場會在人工造雪機裡添加死去的細菌。只是，令科學家意外的是，天空中的雪花竟然也有很大一部分來自細菌。

過去幾年裡，桑茨和其他一些研究者從農作物上蒐集了各種細菌後發現，一種危害農作物的細菌有著不為人所知的能力：可以製造雪花，堪稱「天氣生態系統」裡的主要成員。目前，他們發現的第一種具有造雪能力的細菌名為丁香假單胞菌。

驚嘆：細菌可把水變成雪

一直以來，人們都知道灰塵或煤煙等物質能夠形成雨雪。空氣中的水汽會附在微小的灰塵顆粒上形成細小的水珠發生水汽凝結形成雲，因氣溫降低，雲中的水滴和冰晶逐漸增大，最終形成雨水、雪等。相比於空氣中的灰塵只是因天氣原因而被動成為造雪的凝結物，這種大量存在於樹、草等植物上的丁香假單胞菌，就是「主動造雪」了。

丁香假單胞細菌把「結冰「當成攻擊植物的手段。在溫度較高的時候，細菌能夠激發蛋白質「造冰」，以凍壞植物，竊取它們所需的養分。當細菌感染植物後，它們會以顆粒的形式飛入空氣裡，同時形成冰晶進行傳播並繁衍，這也就是人們看到的降雪。當冰晶在空中融化並落下，就是人們看到的雨水。而且，細菌能在氣溫高於0度時造雪的功能，顯然是灰塵和煤煙所不具備的。科學家還相信，除了丁香假單胞菌，應該還有其他細菌甚至真菌具有降雪的功能。

糾結：可抗旱又有害

由於丁香假單胞菌存在太過廣泛，科學家從19個不同地點收集了降雪樣本，包括蒙大拿、摩納哥、法國，加拿大的育空地區甚至南極洲的冰層下都發現了這種細菌，並且越繁華的地區，細菌濃度越高。科學家還通過無數在高緯度森林中進行的調查發現，70%的雪裡都有丁香假單胞菌。而且，即使一個小到肉眼都看不見的細菌，也能造成上千朵雪花。這就意味著，不是所有的雪都由天氣原因形成。

研究者說：「我們發現，夾在雨或雪中的冰並不代表這些冰來源於雲層，它們可能是在下降過程中從其他地方提取的。」但是其他研究人員，包括美國勞倫斯伯克力國家實驗室的微生態學家加里·安德森，在得克薩斯州城市上空的大氣中發現了多達2000種不同微生物。他說：「很明顯它們廣泛地分布於大氣中。如果它們在大氣中，那麼它們沒有理由不進入到雲層中。」

丁香假單胞菌是一種能導致西紅柿和豆角等多種植物生病的細菌。由於它對農作物的危害，過去人們一直試圖消滅它。 這個發現讓人很為難，比如在經受旱災的地區，既然已知細菌有感染莊稼的危險，是否仍「允許」它們作為凝結核以增加降雨量？

眾說紛紜：「這理論 可能並非全球適用」

美國國家氣候研究中心的雲層研究專家羅伊·拉斯穆森認為，這項研究主要由植物病理學家參與，雖然對雪雨成因提出了顛覆性的理論，但仍有一些問題值得思考。

「這是一個驚人的觀點」，拉斯穆森說：「可問題是，這些研究學者是否到範圍足夠大的區域裡進行採樣。我的直覺是，這項理論可能適用於一些特定的區域和特定的時間，並非能普遍適用於全球。」

美國國家海洋大氣研究中心的氣候學家拉斯·施內爾早在上世紀70年代就曾提出過細菌對冰晶形成的作用。「但當時這只是個概念，我們沒有技術進行更進一步的論證。」施內爾這一次加入到桑茨的研究團隊裡，「如今我們的科技水平已經有了令人難以置信的進步，所以才有了丁香假單胞菌的發現。」

如果桑茨博士關於細菌的理論完全正確，那麼過度放牧以及木材運輸等，都可能導致植被的損害。另一方面，由於細菌在不同區域的數量不一，只要選對了要種的植物，或許能增加當地的降雨量。「屆時，小麥或者大麥的產量或許將有成倍的提升。」 桑茨博士說「當然這得取決於未來細菌對氣候的影響能有更多的研究，特別是對細菌種類的研究。」

目前，相關研究仍在進行中。在英國，科學家開始飛到雲層去採樣，再回到實驗室裡分析數據。美國的弗吉尼亞理工大學已經獲得了126種細菌的 DNA，並建立了相關資料庫。這都能幫助科學家們追蹤哪些是「造雪」能手。此外，研究或許還涉及到了備受爭議的氣候變暖話題。桑茨說：「這種細菌不能在 27.7攝氏度以上的地方存活。因此，我們得加快研究的速度。」