Nga ALTIN JOKA

 Është e njohur që uji ngrin në 0° C, apo jo? E kalova gjithë jetën duke menduar për këtë. Por në fakt, uji i pastër ngrin në temperatura shumë më të ftohta. Arsyeja pse uji ngrin në (0° C) është biologjike, por është pak e kuptuar. Fatmirësisht, hulumtimi i ri na afron pak më shumë me disa përgjigje.

Bërthamat e akullit

Dua të them, ai ngrin natyrshëm në atë pikë, por uji i pastër ngrin vetëm kur temperaturat bien në  (-46 ° C). Akulli zakonisht ngrin në temperatura më të ngrohta sepse organizmat si bakteret, insektet dhe kërpudhat që jetojnë në ujë fillojnë formimin e akullit.

Këto forma mikroskopike të jetës prodhojnë proteina të quajtura bërthama të akullit , të cilat nisin procesin e bërthamimit (transformimit) të formimit të akullit në temperatura më të ngrohta sesa uji i pastër që do të ngrinte natyrshëm. Bërthama është procesi që ndodh kur substancat ndryshojnë gjendjen. Në këtë rast, ne po flasim për shndërrimin e ujit në akull. Ndërkohë, bërthamuesit e akullit përshpejtojnë bërthamimin.

Shih, që të formohet një kristal, molekulat H2O duhet të renditen në rregullime specifike të strukturave të ngurtë të rrjetës, të cilat fillojnë me një grupim të vogël molekulash me rrjetë, ose “bërthamë”. Sa më e madhe të jetë bërthama, aq më shumë molekula uji mund të grumbullohen në të derisa të formohet një kristal akulli.

Ky proces është sfidues që uji i pastër të përfundojë vetë, sepse molekulat e tij janë të zhurmshme përreth, dhe ngadalësimi i tyre për të formuar një bërthamë është sfiduese, por proteinat e bërthamës së akullit ndihmojnë molekulat e ujit të grumbullohen në një bërthamë.

Disa bërthamues bakterial janë aq të mirë në këtë saqë përdoren për të krijuar borë në vendpushimet e skive. Megjithatë, shumë organizma të ndryshëm kanë evoluar mënyra të ndryshme për të kontrolluar procesin e bërthamimit për formimin e akullit. Llojet e ndryshme i përkasin mbretërive të shumta biologjike, por aftësia mendohet se ka evoluar në mënyrë të pavarur – një fenomen i njohur si evolucioni konvergjent.

Tani, studiuesit duan të kuptojnë më mirë “pse” e këtij procesi. A është një zgjidhje evolucionare për të mbijetuar në mjedise më të ftohta? A është prodhimi i akullit qëllimi i këtij procesi apo një nënprodukt i diçkaje tjetër?

Ndërsa bakteret janë studiuar më së shumti, një kimiste dhe studiuese teorike, Valeria Molinero e Universitetit të Utah-s dhe një profesor i kimisë dhe studiuesi, Konrad Meister nga Universiteti Shtetëror Boise i Idahos, udhëhoqën një ekip shkencëtarësh ndërkombëtarë për të hetuar më shumë se si kjo procesi funksionon për kërpudhat dhe pse kërpudhat i bëjnë këto proteina fare.

Studim i ri

Molinero punoi me një ekip ekspertësh nga Instituti Max Plank i Gjermanisë për Kërkimin e Polymerit, Universiteti Shtetëror Boise në Idaho dhe Universiteti i Jutës për të studiuar bërthamuesit e akullit të prodhuar nga kërpudhat Fusarium acuminatum.

Ekipi zbuloi se kërpudhat prodhojnë nën-njësi proteinash ultra të vogla që grumbullohen në grimca më të mëdha dhe mund të inkurajojnë dhe frenojnë formimin e akullit në mënyrë më efikase se shumë organizma të tjerë. Në nëntor 2023, ata publikuan studimin e tyre në Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), në të cilin shkruan:

“Ne gjejmë aktivitetin lidhës dhe formësues të akullit të Fusarium [bërthamëzuesve të akullit], duke sugjeruar një lidhje të mundshme midis rritjes së akullit dhe frenimit.”

Përveç inkurajimit ose dekurajimit të prodhimit të akullit, bërthamuesit Fusarium janë gjithashtu shumë efektivë dhe efikas. Meister, Molinero dhe ekipi i tyre zbuluan se këto proteina kërpudhore janë dukshëm më të vogla se proteinat e prodhuara nga bakteret dhe organizmat e tjerë.

Ata zbuluan gjithashtu se shumë nga këto proteina lidhen në struktura komplekse për të ndihmuar në formimin e bërthamave të akullit. Edhe kur studiuesit ulën nivelet e proteinave Fusarium , ata përsëri nxitën procesin e bërthamës.

Meister i tha Brian Maffly në Universitetin e Utah se organizma të tjerë përveç kërpudhave mund të formojnë agregate më të mëdhenj nga blloqe ndërtimi më të vogla.

“Megjithatë, ne u befasuam nga madhësia e vogël e blloqeve të ndërtimit të proteinave kërpudhore në krahasim me efikasitetin e tyre. Proteinat e tjera të njohura dhe në mënyrë të ngjashme efikase që prodhojnë akull nga organizma të tjerë, për shembull, janë 25 herë më të mëdha.

Pse?

Tani, pyetja është pse ndodh kjo. Pse të prodhohen shumë proteina të vogla që duhet të organizohen në mënyrë kaq efikase? Studiuesit kanë një ide. Ata shkruajnë në studim :

“Ne presim që përfitimi energjetik për organizmin në prodhimin e proteinave më të vogla, në vend të një të vetme të madhe, të kontribuojë në suksesin dhe miratimin e [kësaj] strategjie në të gjithë speciet që nuk kanë lidhje me evolucionin.”

Të gjitha gjallesat përpiqen të jenë efikase me energjinë e tyre. Bakteret dhe kërpudhat nuk janë të ndryshme. Prodhimi i shumë proteinave të vogla në vend të një proteine të madhe ka kuptim evolucionar dhe është një strategji që përdorin shumë specie. Konsideroni të gjitha llojet që bëjnë vezë të shumta, gjë që rrit shanset që të paktën disa pasardhës të mbijetojnë deri në moshën madhore.

Megjithatë, një pyetje tjetër mbetet: A janë këto proteina të destinuara për të nxitur formimin e akullit, apo formimi i akullit është një efekt anësor i ndonjë përfitimi tjetër që proteinat i ofrojnë kërpudhave? Shkencëtarët nuk kanë ende një përgjigje, por krijesa të tjera, si bretkosat, mund të ndihmojnë studiuesit e ardhshëm të zbulojnë.

Shumë lloje bretkosash prodhojnë natyrshëm antifriz për të mbetur gjallë kur bien në një gjendje pasiviteti gjatë dimrit. Ato mund të mbulohen me akull, por qelizat e tyre krijojnë bërthama akulli, të cilët ndihmojnë mjegullat të kontrollojnë vendin ku formohet akulli, duke i mbajtur kështu gjallë. Epo, kjo dhe një antifriz i bërë nga glukoza dhe ureja. Disa lloje bretkosash madje do të gëlltisin baktere për të ndihmuar procesin.

Pra, a është e mundur që bërthamuesit e kërpudhave të jenë pjesë e një sistemi të ngjashëm antifriz? Nuk ka ide, por ia vlen ta eksplorosh.

Në të Ardhmen

Ndërsa studiuesit po hulumtojnë, ia vlen të diskutohet pse ndonjë nga këto ka rëndësi – përveç kuriozitetit të plotë dhe faktit që është super i lezetshëm.

Pasi të kuptohen më mirë bërthamuesit e akullit, ato mund të përdoren në industri të ndryshme, nga biologjia dhe mineralogjia deri te inxhinieria ushqimore. Bërthamat e akullit mund të krijojnë metoda më efikase të ngrirjes së ushqimit, indeve, organeve dhe qelizave staminale. Ato mund të ndihmojnë në parandalimin e ngrirjes në krahët e avionëve, turbinat me erë, kabllot e urave dhe më shumë, madje edhe të na ndihmojnë të krijojmë re.