Kiehumispiste 5900 celsiusastetta ja timanttimainen kovuus yhdistettynä hiilen kanssa: volframi on raskain metalli, mutta sillä on biologisia tehtäviä - erityisesti lämpöä rakastavissa mikro-organismeissa. Wienin yliopiston kemian tiedekunnan Tetyana Milojevicin johtama ryhmä raportoi ensimmäistä kertaa harvinaisista mikrobien ja volframi vuorovaikutuksista nanometrialueella. Näiden löydösten perusteella voidaan tutkia volframin biogeokemian lisäksi myös mikro-organismien selviytymiskykyä ulkoavaruuden olosuhteissa. Tulokset julkaistiin äskettäin Frontiers in Microbiology -lehdessä.

Kovana ja harvinaisena metallina volframi, jolla on poikkeukselliset ominaisuudet ja kaikkien metallien korkein sulamispiste, on erittäin epätodennäköinen valinta biologiseen järjestelmään. Vain harvat mikro-organismit, kuten termofiiliset arkeat tai soluytimättömät mikro-organismit, ovat sopeutuneet volframiympäristön äärimmäisiin olosuhteisiin ja löytäneet tavan omaksua volframia. Kaksi äskettäistä biokemisti ja astrobiologi Tetyana Milojevicin tutkimusta Wienin yliopiston kemian tiedekunnan biofysikaalisen kemian laitokselta valaisevat mikro-organismien mahdollista roolia volframirikastetussa ympäristössä ja kuvaavat nanomittakaavan volframi-mikrobi-rajapinnan äärimmäisissä olosuhteissa. lämpöä ja happoa rakastava mikro-organismi Metallosphaera sedula, jota on kasvatettu volframiyhdisteillä (kuvat 1, 2). Juuri tämän mikro-organismin selviytymiskykyä testataan myös tähtienvälisen matkan aikana tulevissa tutkimuksissa ulkoavaruusympäristössä. Volframi voi olla olennainen tekijä tässä.

Volframipolyoksometalaateista elämää ylläpitävinä epäorgaanisina runkorakenteina volframimalmien mikrobiologiseen bioprosessointiin

Samoin kuin rauta(II)sulfidimineraalisoluja, keinotekoisia polyoksometalaatteja (POM) pidetään epäorgaanisina soluina, jotka helpottavat elämää edeltäviä kemiallisia prosesseja ja osoittavat "elämänomaisia" ominaisuuksia. POM:ien merkitystä elämää ylläpitäville prosesseille (esim. mikrobien hengitys) ei kuitenkaan ole vielä käsitelty. "Käyttämällä esimerkkiä Metallosphaera sedulasta, joka kasvaa kuumassa hapossa ja hengittää metallin hapettumisen kautta, tutkimme, voivatko volframi-POM-klusteriin perustuvat monimutkaiset epäorgaaniset järjestelmät ylläpitää M. sedulan kasvua ja synnyttää solujen lisääntymistä ja jakautumista", Milojevic sanoo.

Tutkijat pystyivät osoittamaan, että volframipohjaisten epäorgaanisten POM-klusterien käyttö mahdollistaa heterogeenisten volframi-pelkistyslajien sisällyttämisen mikrobisoluihin. Organometalliset kerrostumat M. sedulan ja W-POM:n välisellä rajapinnalla liukenivat nanometrialueelle hedelmällisen yhteistyön aikana Itävallan elektronimikroskooppi- ja nanoanalyysikeskuksen (FELMI-ZFE, Graz) kanssa. Löytömme lisäävät volframipinnoitetun M. sedulan kasvavaan biomineralisoituneiden mikrobilajien luetteloon, joiden joukossa arkeat ovat harvoin edustettuina, Milojevic sanoi. Äärimmäisen termoasidofiilin M. sedulan suorittama volframimineraalischeeliitin biotransformaatio johtaa scheeliittirakenteen rikkoutumiseen, myöhempään volframin liukenemiseen ja mikrobisolun pinnan volframimineralisoitumiseen (kuva 3). Tutkimuksessa kuvatut biogeeniset volframikarbidin kaltaiset nanorakenteet edustavat mahdollista kestävää nanomateriaalia, joka on saatu ympäristöystävällisellä mikrobiavusteisella suunnittelulla.