土壤里的天氣操縱者！微小蛋白催生冰晶，竟能影響全球降水？

人們通常認為水在溫度降至 0°C 以下時會結冰，但實際上，除非有冰形成的觸發因素（冰核），否則水在相當低的溫度下仍可保持液態，理論上純水的均相自發結冰溫度甚至低至-46℃。

2026年3月11日，《科學進展》發表的一項新研究：科學家發現了一種真菌，它具有一種堪稱超級冰核的蛋白質。

這種蛋白不僅能在接近0℃的溫度里高效催生冰晶，甚至可能顛覆我們對人工增雨、低溫保存乃至全球氣候的認知。

在此之前，科學界最熟悉的生物冰核是丁香假單胞菌這類細菌的冰核蛋白。

這種蛋白像一條布滿水分子抓手的長絲帶，能精準固定水分子，幫助它們排成冰晶所需的規則結構。

但細菌的這套造冰系統有個致命局限：蛋白必須牢牢錨定在細菌細胞膜上，好幾條絲帶拼在一起才能湊出足夠大的造冰平臺，一旦細胞膜被破壞，最高活性就會大幅下降。

現在滑雪場用的人造雪制劑，其實很多就來自這類細菌蛋白。

而這次來自美國博伊西州立大學等機構的研究團隊，他們盯上的是土壤里廣泛分布的被孢霉科真菌。

早年間科學家就發現這類真菌能高效催冰，但始終沒搞懂它的核心武器是什么。

團隊給兩種已證實有強冰核活性的被孢霉科真菌（高山被孢霉、小孢蟲被孢霉）做了全基因組測序，結果有了驚人發現：真菌的基因組里居然有一段和細菌冰核基因InaZ高度同源的序列。

要知道，真菌和細菌是完全不同的生物類群，正常情況下不會有這么高度相似的基因。

團隊順著線索深挖，發現這段基因的GC含量和真菌自身的基因格格不入，反而和細菌的InaZ基因高度吻合。

結合系統發育分析、密碼子使用偏好的多維度證據。

研究團隊得出結論：這段造冰基因極有可能是遠古時期的被孢霉科真菌，通過水平基因轉移，直接從環境中的細菌那里獲取而來。

但光有基因相似并不算數，我們要看它的真實效果。

團隊把這段真菌的造冰基因，分別導入了原本沒有高效冰核活性的釀酒酵母和大腸桿菌中。

結果令科學家很驚訝：原本要冷到-26℃才會出現大規模結冰的酵母體系，在表達了真菌蛋白后，-7℃左右就有一半樣本完成結冰，造冰能力超乎想象。

更離奇的是，真菌獲取基因后，似乎還做了一些優化。

它直接去掉了細菌蛋白里用來錨定細胞膜的結構，還在蛋白關鍵位置加上了能形成二硫鍵的半胱氨酸，相當于給蛋白結構加了一圈加固鋼梁。

這一改，直接讓它擺脫了對細胞膜的依賴，細菌蛋白必須依附完整細胞膜才能發揮最高活性，而真菌的這個蛋白，能直接分泌到細胞外的水環境中，哪怕經過pH 2-12的極端酸堿環境、反復凍融循環，都能保持超強的造冰活性，環境耐受性遠超細菌的同類蛋白。

團隊還通過理論計算和實驗驗證發現，這種真菌蛋白能通過多聚化，把好幾條單蛋白拼成更大的造冰平臺，3條蛋白并排組成的三聚體就能在-7.5℃高效催冰，5條蛋白組成的五聚體，甚至能在-5.6℃就啟動結冰，效率完全不輸細菌蛋白，還完全不用依賴細胞結構。

這個發現，直接打開了一大堆應用的新可能。

現在人工增雨用的碘化銀要到-5℃左右才能起效，還存在重金屬環境隱患。

而這種真菌蛋白在皮摩爾級的超低濃度下就有活性，還能在更溫和的溫度里啟動結冰，未來完全可能成為更環保、更高效的人工增雨、人造雪制劑。

在食品冷凍、生物樣本低溫保存領域，它的潛力更是巨大。

而更重要的是，它還會改寫我們對全球氣候的認知。

被孢霉科真菌在全球土壤里無處不在，它們的孢子和分泌的冰核蛋白很容易被風吹到高空云層里。

之前的全球氣候模型對這類生物來源的冰核考慮得極少，而現在我們知道，這些來自土壤的微小蛋白，能在云層里高效催生冰晶，直接影響云的形成、降水乃至全球熱量循環。

未來的氣候預測，必須把這些土里的它們也算進去。

當然，現在我們還沒到能用它呼風喚雨的地步，蛋白的規模化量產、大規模使用的環境安全性，都還需要進一步研究。

但這項研究最迷人的地方在于它讓我們看到了微生物進化的神奇：一個從細菌那里獲取的基因，被真菌優化出了更強大、更穩定的功能，不僅幫自己在寒冷環境里生存，甚至還悄悄影響著整個地球的天氣與氣候。

而我們對這些看不見的微生物的力量，才剛剛掀開了冰山一角。