真菌有造冰基因！优化后-7℃就结冰，效率超细菌还不用细胞膜！

人们通常认为水在温度降至 0°C 以下时会结冰，但实际上，除非有冰形成的触发因素（冰核），否则水在相当低的温度下仍可保持液态，理论上纯水的均相自发结冰温度甚至低至-46℃。

2026年3月11日，《科学进展》发表的一项新研究：科学家发现了一种真菌，它具有一种堪称超级冰核的蛋白质。

这种蛋白不仅能在接近0℃的温度里高效催生冰晶，甚至可能颠覆我们对人工增雨、低温保存乃至全球气候的认知。

在此之前，科学界最熟悉的生物冰核是丁香假单胞菌这类细菌的冰核蛋白。

这种蛋白像一条布满水分子抓手的长丝带，能精准固定水分子，帮助它们排成冰晶所需的规则结构。

但细菌的这套造冰系统有个致命局限：蛋白必须牢牢锚定在细菌细胞膜上，好几条丝带拼在一起才能凑出足够大的造冰平台，一旦细胞膜被破坏，最高活性就会大幅下降。

现在滑雪场用的人造雪制剂，其实很多就来自这类细菌蛋白。

而这次来自美国博伊西州立大学等机构的研究团队，他们盯上的是土壤里广泛分布的被孢霉科真菌。

早年间科学家就发现这类真菌能高效催冰，但始终没搞懂它的核心武器是什么。

团队给两种已证实有强冰核活性的被孢霉科真菌（高山被孢霉、小孢虫被孢霉）做了全基因组测序，结果有了惊人发现：真菌的基因组里居然有一段和细菌冰核基因InaZ高度同源的序列。

要知道，真菌和细菌是完全不同的生物类群，正常情况下不会有这么高度相似的基因。

团队顺着线索深挖，发现这段基因的GC含量和真菌自身的基因格格不入，反而和细菌的InaZ基因高度吻合。

结合系统发育分析、密码子使用偏好的多维度证据。

研究团队得出结论：这段造冰基因极有可能是远古时期的被孢霉科真菌，通过水平基因转移，直接从环境中的细菌那里获取而来。

但光有基因相似并不算数，我们要看它的真实效果。

团队把这段真菌的造冰基因，分别导入了原本没有高效冰核活性的酿酒酵母和大肠杆菌中。

结果令科学家很惊讶：原本要冷到-26℃才会出现大规模结冰的酵母体系，在表达了真菌蛋白后，-7℃左右就有一半样本完成结冰，造冰能力超乎想象。

更离奇的是，真菌获取基因后，似乎还做了一些优化。

它直接去掉了细菌蛋白里用来锚定细胞膜的结构，还在蛋白关键位置加上了能形成二硫键的半胱氨酸，相当于给蛋白结构加了一圈加固钢梁。

这一改，直接让它摆脱了对细胞膜的依赖，细菌蛋白必须依附完整细胞膜才能发挥最高活性，而真菌的这个蛋白，能直接分泌到细胞外的水环境中，哪怕经过pH 2-12的极端酸碱环境、反复冻融循环，都能保持超强的造冰活性，环境耐受性远超细菌的同类蛋白。

团队还通过理论计算和实验验证发现，这种真菌蛋白能通过多聚化，把好几条单蛋白拼成更大的造冰平台，3条蛋白并排组成的三聚体就能在-7.5℃高效催冰，5条蛋白组成的五聚体，甚至能在-5.6℃就启动结冰，效率完全不输细菌蛋白，还完全不用依赖细胞结构。

这个发现，直接打开了一大堆应用的新可能。

现在人工增雨用的碘化银要到-5℃左右才能起效，还存在重金属环境隐患。

而这种真菌蛋白在皮摩尔级的超低浓度下就有活性，还能在更温和的温度里启动结冰，未来完全可能成为更环保、更高效的人工增雨、人造雪制剂。

在食品冷冻、生物样本低温保存领域，它的潜力更是巨大。

而更重要的是，它还会改写我们对全球气候的认知。

被孢霉科真菌在全球土壤里无处不在，它们的孢子和分泌的冰核蛋白很容易被风吹到高空云层里。

之前的全球气候模型对这类生物来源的冰核考虑得极少，而现在我们知道，这些来自土壤的微小蛋白，能在云层里高效催生冰晶，直接影响云的形成、降水乃至全球热量循环。

未来的气候预测，必须把这些土里的它们也算进去。

当然，现在我们还没到能用它呼风唤雨的地步，蛋白的规模化量产、大规模使用的环境安全性，都还需要进一步研究。

但这项研究最迷人的地方在于它让我们看到了微生物进化的神奇：一个从细菌那里获取的基因，被真菌优化出了更强大、更稳定的功能，不仅帮自己在寒冷环境里生存，甚至还悄悄影响着整个地球的天气与气候。

而我们对这些看不见的微生物的力量，才刚刚掀开了冰山一角。