Et kogepunkt på 5900 grader Celsius og diamantlignende hårdhed i kombination med kulstof: wolfram er det tungeste metal, men har alligevel biologiske funktioner - især i varmeelskende mikroorganismer. Et hold ledet af Tetyana Milojevic fra Det Kemiske Fakultet ved Wiens Universitet rapporterer for første gang sjældne mikrobielle-wolfram-interaktioner på nanometerområdet. Baseret på disse fund kan ikke kun wolframbiogeokemi, men også mikroorganismers overlevelsesevne under ydre rumforhold undersøges. Resultaterne dukkede for nylig op i tidsskriftet Frontiers in Microbiology.

Som et hårdt og sjældent metal er wolfram, med dets ekstraordinære egenskaber og højeste smeltepunkt af alle metaller, et meget usandsynligt valg for et biologisk system. Kun få mikroorganismer, såsom termofile archaea eller cellekernefri mikroorganismer, har tilpasset sig de ekstreme forhold i et wolframmiljø og fundet en måde at assimilere wolfram på. To nyere undersøgelser udført af biokemiker og astrobiolog Tetyana Milojevic fra Institut for Biofysisk Kemi, Det Kemiske Fakultet ved Wiens Universitet, kaster lys over mikroorganismers mulige rolle i et wolframberiget miljø og beskriver en nanoskala wolfram-mikrobiel grænseflade af det ekstreme varme- og syreelskende mikroorganisme Metallosphaera sedula dyrket med wolframforbindelser (figur 1, 2). Det er også denne mikroorganisme, der vil blive testet for overlevelsesevne under interstellar rejse i fremtidige undersøgelser i det ydre rummiljø. Wolfram kan være en væsentlig faktor i dette.

Fra wolframpolyoxometalater som livsopretholdende uorganiske rammer til mikrobiel biobearbejdning af wolframmalme

I lighed med jernholdige sulfidmineralceller betragtes kunstige polyoxometalater (POM'er) som uorganiske celler ved at lette kemiske processer før livet og udvise "livslignende" egenskaber. Imidlertid er relevansen af ​​POM'er for livsopretholdende processer (f.eks. mikrobiel respiration) endnu ikke blevet behandlet. "Ved at bruge eksemplet med Metallosphaera sedula, som vokser i varm syre og respirerer gennem metaloxidation, undersøgte vi, om komplekse uorganiske systemer baseret på wolfram POM-klynger kan opretholde væksten af ​​M. sedula og generere cellulær spredning og deling," siger Milojevic.

Forskere var i stand til at vise, at brugen af ​​wolfram-baserede uorganiske POM-klynger muliggør inkorporering af heterogene wolfram-redox-arter i mikrobielle celler. De organometalliske aflejringer ved grænsefladen mellem M. sedula og W-POM blev opløst ned til nanometerområdet under et frugtbart samarbejde med det østrigske center for elektronmikroskopi og nanoanalyse (FELMI-ZFE, Graz). Vores resultater tilføjer wolfram-belagte M. sedula til de voksende registreringer af biomineraliserede mikrobielle arter, blandt hvilke archaea sjældent er repræsenteret,” sagde Milojevic. Biotransformationen af ​​wolframmineralscheelite udført af den ekstreme termoacidofile M. sedula fører til brud på scheelitestrukturen, efterfølgende solubilisering af wolfram og wolframmineralisering af mikrobiel celleoverflade (figur 3). De biogene wolframcarbid-lignende nanostrukturer, der er beskrevet i undersøgelsen, repræsenterer et potentielt bæredygtigt nanomateriale opnået ved det miljøvenlige mikrobiel-assisterede design.