与你所教授的相反，水并不总是在32华氏度(零摄氏度)下结冰。了解或控制水将在什么温度下冻结(从称为成核的过程开始)对于回答诸如滑雪场是否有足够的积雪或明天是否会下雨等问题至关重要。

尽管如此，大自然已经想出了控制冰的形成的方法，并且在今天发表在美国犹他大学美国化学学会杂志上的一篇论文中，教授Valeria Molinero和她的同事展示了细菌和昆虫中产生的关键蛋白质如何促进或者根据它们的长度和它们组合形成大型冰结合表面的能力来抑制冰的形成。结果具有广泛的应用，特别是在理解云中的降水方面。

“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?

人们早就知道生活喜欢惹冰。昆虫，鱼类和植物都产生各种形式的抗冻蛋白，以帮助它们在低于冰点的条件下生存。并且植物病原体，特别是细菌假单胞菌(Pseudomonas syringae)，使用促进冰形成的蛋白质来诱导宿主的损伤。然而，在我们谈论这些蛋白质是如何工作之前，我们需要快速了解冰冻结的方式。

纯净水，没有杂质，直到达到-35摄氏度(-31华氏度)才会冻结。这就是水分子自发排列成晶格并开始招募其他分子加入的温度。然而，为了在较温暖的温度下开始冷冻过程，水分子需要一些东西来保持，就像一团尘埃，烟灰或其他杂质，它可以开始建立其晶格。这是称为成核的过程。

冰核蛋白，如Ps中的那些。丁香科，与新生冰微晶结合，以减少额外冷冻的能量成本。它们还可以聚集在一起，以进一步增强其成核能力。“这是很多小组的工作!”莫林罗说。

这些蛋白质可以非常有效，它们可以在温度为-2摄氏度(29华氏度)的温度下使冰成核。冰核蛋白已经在滑雪胜地投入使用，科罗拉多的Snomax International公司推出了含有Ps的添加剂。丁香科技为制雪机提供了动力。

然而，抗冻蛋白也与冰结合，但迫使它形成弯曲的表面，阻止额外的冷冻，并且需要更冷的温度才能使冰生长。此外，抗冻蛋白质不会聚集在一起。“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。

所有这些都是先前已知的，包括防冻蛋白质相对较小且冰核蛋白质相对较大的事实。然而，未知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和她的团队开始回答的问题。