Un punto di ebollizione di 5900 gradi Celsius e una durezza simile al diamante in combinazione con il carbonio: il tungsteno è il metallo più pesante, ma ha funzioni biologiche, soprattutto nei microrganismi amanti del calore. Un team guidato da Tetyana Milojevic della Facoltà di Chimica dell'Università di Vienna riporta per la prima volta rare interazioni microbico-tungsteno nell'ordine dei nanometri. Sulla base di questi risultati, è possibile studiare non solo la biogeochimica del tungsteno, ma anche la sopravvivenza dei microrganismi nello spazio. I risultati sono apparsi di recente sulla rivista Frontiers in Microbiology.

Essendo un metallo duro e raro, il tungsteno, con le sue straordinarie proprietà e il punto di fusione più alto di tutti i metalli, è una scelta molto improbabile per un sistema biologico. Solo pochi microrganismi, come gli archaea termofili o i microrganismi cellulari privi di nucleo, si sono adattati alle condizioni estreme di un ambiente di tungsteno e hanno trovato un modo per assimilare il tungsteno. Due recenti studi della biochimica e astrobiologa Tetyana Milojevic del Dipartimento di Chimica Biofisica, Facoltà di Chimica dell'Università di Vienna, fanno luce sul possibile ruolo dei microrganismi in un ambiente arricchito di tungsteno e descrivono un'interfaccia tungsteno-microbica su scala nanometrica dell'estremo Microrganismo amante del calore e degli acidi Metallosphaera sedula coltivato con composti di tungsteno (Figure 1, 2). È anche questo microrganismo che verrà testato per la sopravvivenza durante i viaggi interstellari in futuri studi nell'ambiente spaziale. Il tungsteno potrebbe essere un fattore essenziale in questo.

Dai poliossometallati di tungsteno come strutture inorganiche che sostengono la vita al bioprocesso microbico dei minerali di tungsteno

Simili alle celle minerali di solfuro ferroso, i poliossometallati artificiali (POM) sono considerati cellule inorganiche nel facilitare i processi chimici pre-vita e nel mostrare caratteristiche “simili alla vita”. Tuttavia, la rilevanza dei POM per i processi di sostentamento vitale (ad esempio, la respirazione microbica) non è stata ancora affrontata. “Utilizzando l’esempio di Metallosphaera sedula, che cresce in acido caldo e respira attraverso l’ossidazione del metallo, abbiamo studiato se sistemi inorganici complessi basati su cluster POM di tungsteno possono sostenere la crescita di M. sedula e generare proliferazione e divisione cellulare”, afferma Milojevic.

Gli scienziati sono riusciti a dimostrare che l'uso di cluster POM inorganici a base di tungsteno consente l'incorporazione di specie redox eterogenee di tungsteno nelle cellule microbiche. I depositi organometallici all’interfaccia tra M. sedula e W-POM sono stati dissolti fino alla gamma dei nanometri durante la fruttuosa collaborazione con il Centro austriaco per la microscopia elettronica e la nanoanalisi (FELMI-ZFE, Graz).” I nostri risultati aggiungono M. sedula incrostata di tungsteno alla crescente documentazione di specie microbiche biomineralizzate, tra le quali gli archaea sono raramente rappresentati”, ha affermato Milojevic. La biotrasformazione della scheelite minerale di tungsteno eseguita dal termoacidofilo estremo M. sedula porta alla rottura della struttura della scheelite, alla successiva solubilizzazione del tungsteno e alla mineralizzazione del tungsteno della superficie cellulare microbica (Figura 3). Le nanostrutture biogeniche simili al carburo di tungsteno descritte nello studio rappresentano un potenziale nanomateriale sostenibile ottenuto mediante una progettazione assistita da microbi rispettosa dell'ambiente.