Một nghiên cứu mới trên tạp chí Science Advances đã làm sáng tỏ cách một số loài nấm có thể ảnh hưởng đến thời tiết, thông qua khả năng tạo ra các protein kích thích hình thành băng trong khí quyển. Phát hiện này không chỉ mở rộng hiểu biết về vai trò của vi sinh vật trong chu trình nước mà còn gợi mở những ứng dụng tiềm năng trong công nghệ tạo mưa nhân tạo.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã biết rằng một số vi khuẩn có khả năng tạo ra các protein giúp nước đóng băng ở nhiệt độ tương đối cao, khoảng -5°C, thông qua quá trình gọi là kết tinh băng. Tuy nhiên, hiện tượng tương tự ở nấm vẫn chưa được hiểu rõ.

Nhóm nghiên cứu do nhà vi sinh vật học Boris Vinatzer (Đại học Virginia Tech) dẫn đầu đã tiến hành phân tích bộ gen của hai chủng nấm thuộc họ Mortierellaceae nhằm truy tìm nguồn gốc của các protein đặc biệt này.

Bằng cách tập trung vào những gen có khả năng mã hóa protein được tiết ra môi trường và có kích thước tương tự protein kết tinh băng ở vi khuẩn, nhóm đã xác định được một ứng viên đáng chú ý. Điều bất ngờ là gen này gần như trùng khớp với một gen của vi khuẩn có tên InaZ gene.

Để kiểm chứng, các nhà khoa học đã chuyển gen này vào tế bào nấm men. Kết quả cho thấy nấm men cũng có thể tạo ra băng, qua đó xác nhận gen này thực sự mã hóa protein kết tinh băng.

Phát hiện này cho thấy, từ xa xưa, tổ tiên của một số loại nấm có thể đã “mượn” gen từ vi khuẩn thông qua cơ chế “chuyển gen ngang”, rồi duy trì và phát triển chức năng này qua quá trình tiến hóa.

Dù vậy, mục đích sinh học chính xác của khả năng tạo băng ở nấm vẫn chưa được làm rõ. Một giả thuyết cho rằng các protein này giúp nấm hấp thụ nước từ không khí. Ví dụ, ở hệ cộng sinh giữa nấm và tảo như địa y, các protein có thể kích hoạt hình thành sương giá vào buổi sáng, sau đó tan ra và cung cấp nước cần thiết cho sinh vật.

Vai trò của nấm có thể vượt xa phạm vi sinh học cá thể. Trước đây, vi khuẩn như Pseudomonas syringae đã được chứng minh có khả năng “gieo mầm” cho mây, thúc đẩy hình thành mưa hoặc tuyết. Những vi khuẩn này bị cuốn vào khí quyển và tạo ra các tinh thể băng trong mây, từ đó phát triển thành hạt mưa.

Các nhà khoa học cho rằng nấm cũng có thể tham gia vào quá trình tương tự. Thậm chí, do một cá thể nấm có thể tiết ra số lượng lớn protein, vai trò của chúng trong việc hình thành mưa có thể còn lớn hơn vi khuẩn.

Phát hiện này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về chu trình nước trong tự nhiên mà còn mở ra triển vọng ứng dụng trong công nghệ. Hiện nay, kỹ thuật gieo mây chủ yếu sử dụng bạc iodide, một hóa chất tiềm ẩn rủi ro môi trường. Các protein sinh học từ nấm, nếu được sản xuất hiệu quả, có thể trở thành giải pháp thay thế an toàn hơn.

Theo nhóm nghiên cứu, việc khai thác các protein này trong tương lai có thể góp phần phát triển các phương pháp điều tiết thời tiết thân thiện với môi trường, đồng thời giúp nâng cao hiểu biết về vai trò của vi sinh vật trong hệ sinh thái toàn cầu.