Bactérias, plantas, insetos e peixes usam proteínas anticongelantes para se proteger do frio. As proteínas bloqueiam o crescimento dos cristais de gelo. Em um novo estudo, uma equipe de pesquisa germano-israelense confirmou que essas proteínas também possuem uma segunda propriedade incomum:em baixas temperaturas, eles podem promover, em vez de inibir, o crescimento de cristais de gelo.

O estudo reuniu pesquisadores da Universidade de Bielefeld, a Universidade Hebraica de Jerusalém e o Instituto Weizmann de Ciência em Rehovot (Israel). É publicado no Journal of Physical Chemistry Letters .

"Estamos estudando o quão especial, proteínas de ocorrência natural influenciam o menor dos cristais de gelo - os embriões de cristal, "diz o professor Dr. Thomas Koop. O químico chefia o grupo de pesquisa em química atmosférica e física da Universidade de Bielefeld.

"Normalmente, tais proteínas garantem que embriões de cristal sejam neutralizados e não cresçam em grandes cristais de gelo, "diz ele. Essa dinâmica é essencial para a sobrevivência das larvas do besouro da farinha, por exemplo. Eles usam uma proteína para proteger a pele e os fluidos corporais dos danos causados ​​pelos cristais de gelo. Quando a temperatura externa cai, as larvas secretam uma proteína anticongelante em seus fluidos corporais. As moléculas de proteína cobrem a superfície dos embriões de cristal, evitando assim que cresçam o suficiente para danificar as células.

"Por contraste, existem muitos outros organismos que podem se beneficiar ao fazer a água se transformar em gelo, "diz Koop. É o caso de certas bactérias que desencadeiam a formação de gelo, por exemplo. Eles secretam proteínas nas quais os embriões de cristal podem se formar, ou nucleado da água fria líquida, e depois crescer em grandes cristais de gelo. Algumas bactérias podem usar isso para abrir a casca de um tomate.

Até agora, a ciência tem visto as proteínas promotoras e inibidoras do gelo como dois tipos diferentes de proteína. Isso também é indicado por seus tamanhos diferentes:as proteínas inibidoras de gelo são constituídas por pequenas moléculas; proteínas promotoras de gelo, de grande, moléculas longas.

"Contudo, os novos experimentos mostram que uma molécula anticongelante não pode simplesmente inibir o crescimento de gelo, também pode desencadear seu crescimento, "diz Koop.

Os cientistas testaram duas proteínas anticongelantes de ocorrência natural:uma proteína das larvas do besouro da larva da farinha e uma proteína de um peixe do Ártico, o beicinho do oceano. Eles observaram o efeito das proteínas em finos chips microfluídicos desenvolvidos no Instituto Weizmann, que são permeados por canais microscopicamente pequenos com armadilhas de gotículas. Eles pegaram água destilada pura e adicionaram uma determinada concentração da proteína específica. Em seguida, eles injetaram essa solução de proteína no chip. No chip, gotas diminutas de água foram coletadas nas armadilhas de gotas. Em seguida, eles colocaram os chips em uma câmara de resfriamento com temperatura controlada que os resfriou a menos de 40 graus.

"As gotas puras em nosso chip devem primeiro congelar a menos 38,4 graus, "diz Koop. No entanto, o oposto ocorreu. "Quando as gotas continham as proteínas anticongelantes supostamente inibidoras do gelo, os embriões de cristal de gelo já começaram a se formar e crescer em temperaturas mais quentes. "Portanto, no caso da proteína das larvas do besouro da larva da farinha, metade de todas as gotas já começou a congelar a menos 33,9 graus. "Isso nos permitiu mostrar que se as proteínas anticongelantes têm propriedades inibidoras ou promotoras de gelo depende da temperatura. Tem havido especulação sobre a ambivalência dessas proteínas por muitos anos, mas somos os primeiros a confirmar isso experimentalmente, "diz o professor Dr. Ido Braslavsky da Universidade Hebraica de Jerusalém. O professor Dr. Yinon Rudich do Instituto Weizmann acrescenta:"Foi apenas o chip que nos permitiu estudar experimentalmente a formação de gelo por meio de proteínas anticongelantes."

Alguns dos experimentos para o estudo foram realizados na Universidade de Bielefeld. Experimentos de congelamento complementares e os chips usados ​​para estudar a água, bem como as soluções de proteína, vieram do Weizmann Institute of Science em Rehovot. As proteínas anticongelantes das larvas do besouro da farinha e do peixe ártico foram produzidas na Universidade Hebraica de Jerusalém, no campus Rehovot. A inibição do gelo das mesmas soluções de proteína também foi demonstrada lá.

As proteínas inibidoras e promotoras do gelo não são comuns apenas na natureza. Hoje em dia, eles também são usados ​​como auxiliares técnicos. Por exemplo, as proteínas anticongelantes no verniz podem ajudar a proteger as superfícies envernizadas do gelo. As proteínas também podem ser adicionadas ao sorvete para ajudar a mantê-lo cremoso. Proteínas formadoras de gelo são usadas em, por exemplo, estações de esqui para que a neve artificial já possa ser produzida a uma temperatura de 3 graus negativos, sem ter que esperar que as temperaturas caiam ainda mais.