Σημείο βρασμού 5900 βαθμών Κελσίου και σκληρότητα που μοιάζει με διαμάντι σε συνδυασμό με άνθρακα: το βολφράμιο είναι το βαρύτερο μέταλλο, αλλά έχει βιολογικές λειτουργίες - ειδικά σε μικροοργανισμούς που αγαπούν τη θερμότητα. Μια ομάδα με επικεφαλής την Tetyana Milojevic από τη Χημική Σχολή του Πανεπιστημίου της Βιέννης αναφέρουν για πρώτη φορά σπάνιες αλληλεπιδράσεις μικροβίου-βολφραμίου στην περιοχή νανομέτρων. Με βάση αυτά τα ευρήματα, μπορεί να διερευνηθεί όχι μόνο η βιογεωχημεία του βολφραμίου, αλλά και η δυνατότητα επιβίωσης των μικροοργανισμών σε συνθήκες του διαστήματος. Τα αποτελέσματα εμφανίστηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Frontiers in Microbiology.

Ως σκληρό και σπάνιο μέταλλο, το βολφράμιο, με τις εξαιρετικές του ιδιότητες και το υψηλότερο σημείο τήξης από όλα τα μέταλλα, είναι μια πολύ απίθανη επιλογή για ένα βιολογικό σύστημα. Μόνο λίγοι μικροοργανισμοί, όπως τα θερμόφιλα αρχαία ή οι μικροοργανισμοί που δεν έχουν πυρήνα κυττάρων, έχουν προσαρμοστεί στις ακραίες συνθήκες ενός περιβάλλοντος βολφραμίου και έχουν βρει έναν τρόπο να αφομοιώσουν το βολφράμιο. Δύο πρόσφατες μελέτες από τη βιοχημική και αστροβιολόγο Tetyana Milojevic από το Τμήμα Βιοφυσικής Χημείας, Σχολή Χημείας του Πανεπιστημίου της Βιέννης, ρίχνουν φως στον πιθανό ρόλο των μικροοργανισμών σε ένα περιβάλλον εμπλουτισμένο με βολφράμιο και περιγράφουν μια νανοκλίμακα βολφραμίου-μικροβιακή διεπαφή του ακραίου Μικροοργανισμός που αγαπά τη θερμότητα και τα οξέα Metallosphaera sedula που αναπτύσσεται με ενώσεις βολφραμίου (Εικόνες 1, 2). Είναι επίσης αυτός ο μικροοργανισμός που θα ελεγχθεί για επιβίωση κατά τη διάρκεια διαστρικών ταξιδιών σε μελλοντικές μελέτες στο περιβάλλον του διαστήματος. Το βολφράμιο θα μπορούσε να είναι ένας ουσιαστικός παράγοντας σε αυτό.

Από πολυοξομεταλλικά βολφραμίου ως ανόργανα πλαίσια που διατηρούν τη ζωή έως τη μικροβιακή βιοεπεξεργασία μεταλλευμάτων βολφραμίου

Παρόμοια με τα μεταλλικά κύτταρα θειούχου σιδήρου, τα τεχνητά πολυοξομεταλλικά (POM) θεωρούνται ανόργανα κύτταρα για τη διευκόλυνση των χημικών διεργασιών πριν από τη ζωή και την εμφάνιση «ζωής» χαρακτηριστικών. Ωστόσο, η συνάφεια των POM με διαδικασίες διατήρησης της ζωής (π.χ. μικροβιακή αναπνοή) δεν έχει ακόμη αντιμετωπιστεί. «Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της Metallosphaera sedula, η οποία αναπτύσσεται σε ζεστό οξύ και αναπνέει μέσω της οξείδωσης μετάλλων, ερευνήσαμε εάν πολύπλοκα ανόργανα συστήματα που βασίζονται σε συστάδες POM βολφραμίου μπορούν να διατηρήσουν την ανάπτυξη του M. sedula και να δημιουργήσουν κυτταρικό πολλαπλασιασμό και διαίρεση», λέει ο Milojevic.

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να δείξουν ότι η χρήση ανόργανων συστάδων POM με βάση το βολφράμιο επιτρέπει την ενσωμάτωση ετερογενών ειδών οξειδοαναγωγής βολφραμίου σε μικροβιακά κύτταρα. Οι οργανομεταλλικές εναποθέσεις στη διεπιφάνεια μεταξύ M. sedula και W-POM διαλύθηκαν μέχρι το εύρος των νανομέτρων κατά τη διάρκεια της γόνιμης συνεργασίας με το Αυστριακό Κέντρο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Νανοανάλυσης (FELMI-ZFE, Graz). Τα ευρήματά μας προσθέτουν επικαλυμμένο με βολφράμιο M. sedula στα αυξανόμενα αρχεία των βιομεταλλοποιημένων μικροβιακών ειδών, μεταξύ των οποίων τα αρχαία σπάνια αντιπροσωπεύονται», είπε ο Milojevic. Ο βιομετασχηματισμός του σχελίτη ορυκτού βολφραμίου που εκτελείται από το ακραίο θερμοοξεόφιλο M. sedula οδηγεί σε θραύση της δομής του σχελίτη, επακόλουθη διαλυτοποίηση του βολφραμίου και ανοργανοποίηση βολφραμίου της μικροβιακής κυτταρικής επιφάνειας (Εικόνα 3). Οι βιογενείς νανοδομές που μοιάζουν με καρβίδιο του βολφραμίου που περιγράφονται στη μελέτη αντιπροσωπεύουν ένα δυνητικό βιώσιμο νανοϋλικό που λαμβάνεται από τον φιλικό προς το περιβάλλον σχεδιασμό υποβοηθούμενο από μικροβία.