与您可能已经教过的相反，水在32级F（零级C）下始终不会结冰。知道或控制水将在什么温度下冻结（从称为成核的过程开始）对于回答类似于滑雪斜坡上是否可能有足够的积雪或是否有积雪的问题至关重要明天会下雨。

大自然为您提供了管理冰的形成的方法，尽管如此，我们在犹他大学美国化学学会期刊上发表的一篇论文中发表了一篇论文，教授Valeria Molinero及其同事介绍了微生物和虫子中产生的关键蛋白质如何能够促进或抑制冰的形成，主要是基于它们的大小和它们对船员的潜力，以及形成巨大的冰结合表面中国风格网stylechina.com。结果具有广泛的软件，特别是在理解云中的降水时。

“我们现在能够根据它有多少冰核蛋白来预测细菌成核冰的温度，”Molinero说，“我们能够预测抗冻蛋白的温度，它们非常小，通常在非常低的温度下不起作用，可以使冰成核。“

什么是冰成核？

长期以来人们都认识到生活喜欢惹冰。昆虫，鱼类和作物都产生多种类型的抗冻蛋白，以帮助它们在低于冰点的情况下生存。并且植物病原体，特别是丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae），利用促进冰形成的蛋白质诱导其宿主的损伤。在我们讨论这些蛋白质是如何工作之前，我们想要快速了解冰冻结的方式。

纯净水，没有杂质，直到达到-35水平C（-31水平F）才会冻结。这就是水分子自发地准备进入晶格并开始招募不同分子的温度。为了开始在较高温度下的冷冻过程，水分子想要一个东西继续进行，就像一个泥浆，烟灰或不同杂质的斑点，它实际上可以开始构建其晶格。这是称为成核的方法。

冰核蛋白，类似于Ps中的这些。丁香科，与新生冰微晶结合，以缩小额外冷冻的活力值。它们还可以共同组合以进一步改善其成核能。“这是很多小组的工作！”莫林罗说。

造雪大炮

这些蛋白质对环境非常友好，它们会在温度为2至C级（29级F）的温度下使冰成核。冰核蛋白已经被用于滑雪胜地，科罗拉多的Snomax International广告和营销含有Ps的添加剂。丁香科，为造雪机提供电梯。

尽管如此，抗冻蛋白还能与冰结合，然而压迫它会形成一个弯曲的地板，这会让人感到额外的冰冻，并且冰的温度要求很高。此外，抗冻蛋白质不会共同组合。“他们已经发展成为孤独者，因为他们的工作就是找到冰并坚持下去，”莫林罗说。

所有这一切都是事先得到认可的，以及防冻蛋白相对较小且冰核蛋白相对较大的事实。然而，未被认识到的是蛋白质的大小和聚集行为如何影响冰核的温度。这是Molinero和她的工作人员下来回答的问题。

一个“单个子弹”

Molinero和研究生大学生Yuqing Qiu和Arpa Hudait进行了蛋白质与水分子相互作用的分子模拟，看看它们如何影响冰核的温度。Molinero说，防冻剂和冰核蛋白以几乎相同的能量结合到冰上。

“大自然在交互方面使用单个子弹来解决两个完全不同的问题，”她说。“它在防冻剂或冰核之间的解决方式是通过改变蛋白质的大小和它们组合形成更大的冰结合表面的能力。”

他们发现，抗冻蛋白在-35以上的水平上成核，与实验信息相匹配。延长模拟蛋白质可提高成核温度，在确定尺寸后达到稳定水平。模拟结果预测，将35种细菌蛋白质进行额外组装成更大的区域是实现Ps冰成核效率的关键。丁香科，成核温度为-2级C（29级F）。

“现在我们可以设计出能够在特定温度下成核冰的新蛋白质或合成材料，”Molinero说。

为什么会出问题

这种发现的意义延长了地球上水的前进道路。

沉淀开始于冰，其成核并生长直至其足够沉淀。在海拔过高的地方，它更冷，烟灰和污垢可以起到触发成核的作用。但是在降低海拔高度时，触发成核不是泥浆 - 它是微生物。

Yes, the identical proteins in Ps. syringae that help snowmaking at ski resorts additionally help ice formation at hotter temperatures, permitting low-altitude clouds to precipitate. In a warming local weather, Molinero’s findings can help local weather modelers higher perceive the situations of cloud formation and precipitation and forecast how warming will have an effect on the quantity of ice nucleation and precipitation sooner or later.

“预测云是否会冻结的能力在气候模型中非常重要，因为冰的形成决定了降水以及我们大气吸收和反射的太阳能的比例，”莫林罗说。“预测冰是否会在云中形成核能的挑战是天气和气候模型预测能力的主要限制因素。”

虽然规模小得多，但防冻剂和冰核蛋白将在微调的冰舞中共同使用：一些虫子使用防冻蛋白来保护自己直到圆形 - 八级水平（18级F），但是然后在降低的温度下使用冰核蛋白，以使冰的发育早于失控。

“大局观是我们现在了解蛋白质如何利用它们的大小和聚集来调节它们能够使冰成核的程度，”Molinero说。“我认为这非常强大。”