5900 Celsius-fok forráspontja és gyémántszerű keménysége szénnel kombinálva: a wolfram a legnehezebb fém, mégis rendelkezik biológiai funkciókkal – különösen a hőt szerető mikroorganizmusokban. A Tetyana Milojevic, a Bécsi Egyetem Kémiai Karának munkatársa által vezetett csapat első alkalommal számolt be ritka mikrobiális-volfrám kölcsönhatásokról a nanométeres tartományban. Ezen eredmények alapján nemcsak a volfrám biogeokémiája, hanem a mikroorganizmusok túlélőképessége is vizsgálható a világűrben. Az eredmények nemrég jelentek meg a Frontiers in Microbiology folyóiratban.

Kemény és ritka fémként a volfrám rendkívüli tulajdonságaival és az összes fém közül a legmagasabb olvadáspontjával nagyon valószínűtlen választás egy biológiai rendszer számára. Csak néhány mikroorganizmus, például a termofil archaeák vagy a sejtmag-mentes mikroorganizmusok alkalmazkodtak a volfrám környezet extrém körülményeihez, és találtak módot a volfrám asszimilálására. Tetyana Milojevic biokémikus és asztrobiológus, a Bécsi Egyetem Kémiai Karának Biofizikai Kémiai Tanszékének két közelmúltbeli tanulmánya rávilágít a mikroorganizmusok lehetséges szerepére a wolframmal dúsított környezetben, és leír egy nanoméretű wolfram-mikrobiális határfelületet a szélsőségesen. hő- és savkedvelő mikroorganizmus, a Metallosphaera sedula volfrámvegyületekkel termesztett (1., 2. ábra). Ugyancsak ezt a mikroorganizmust fogják tesztelni a túlélés szempontjából a csillagközi utazás során a jövőbeni, a világűrben végzett vizsgálatok során. A volfrám lényeges tényező lehet ebben.

A volfrám-polioxometalátoktól mint életfenntartó szervetlen vázaktól a volfrámércek mikrobiális biofeldolgozásáig

A vas-szulfid ásványi sejtekhez hasonlóan a mesterséges polioxometalátokat (POM) szervetlen sejteknek tekintik az élet előtti kémiai folyamatok elősegítésében, és „életszerű” tulajdonságokat mutatnak. A POM-ok életfenntartó folyamatokban (pl. mikrobiális légzés) való relevanciájával azonban még nem foglalkoztak. „A Metallosphaera sedula példáját használva, amely forró savban növekszik és fémoxidáción keresztül lélegzik, megvizsgáltuk, hogy a volfrám POM-klasztereken alapuló komplex szervetlen rendszerek képesek-e fenntartani a M. sedula növekedését, és sejtproliferációt és osztódást generálni” – mondja Milojevic.

A tudósok be tudták mutatni, hogy a volfrám alapú szervetlen POM klaszterek használata lehetővé teszi heterogén volfrám redox fajok beépülését a mikrobiális sejtekbe. Az Osztrák Elektronmikroszkópiai és Nanoanalitikai Központtal (FELMI-ZFE, Graz) folytatott eredményes együttműködés során a M. sedula és a W-POM határfelületén lévő fémorganikus lerakódások a nanométeres tartományig feloldódtak. Eredményeink hozzáadják a volfrámmal bevont M. sedula-t a biomineralizált mikrobiális fajok növekvő számához, amelyek között az archaeák ritkán szerepelnek” – mondta Milojevic. Az extrém termoacidofil M. sedula volfrám ásványi scheelit biotranszformációja a scheelit szerkezet felbomlásához, majd a volfrám szolubilizációjához és a mikrobiális sejtfelszín wolfram mineralizációjához vezet (3. ábra). A tanulmányban ismertetett biogén volfrám-karbid-szerű nanoszerkezetek potenciálisan fenntartható nanoanyagot képviselnek, amelyet a környezetbarát, mikrobiálisan segített tervezéssel nyernek.