Et kokepunkt på 5900 grader Celsius og diamantlignende hardhet i kombinasjon med karbon: wolfram er det tyngste metallet, men har likevel biologiske funksjoner – spesielt i varmeelskende mikroorganismer. Et team ledet av Tetyana Milojevic fra Det kjemiske fakultet ved Universitetet i Wien rapporterer for første gang sjeldne mikrobielle-wolfram-interaksjoner på nanometerområdet. Basert på disse funnene kan ikke bare wolframbiogeokjemi undersøkes, men også overlevelsesevnen til mikroorganismer i ytre romforhold. Resultatene dukket nylig opp i tidsskriftet Frontiers in Microbiology.

Som et hardt og sjeldent metall er wolfram, med sine ekstraordinære egenskaper og høyeste smeltepunkt av alle metaller, et svært usannsynlig valg for et biologisk system. Bare noen få mikroorganismer, som termofile archaea eller cellekjernefrie mikroorganismer, har tilpasset seg de ekstreme forholdene i et wolframmiljø og funnet en måte å assimilere wolfram. To nyere studier av biokjemiker og astrobiolog Tetyana Milojevic fra Institutt for biofysisk kjemi, Fakultet for kjemi ved Universitetet i Wien, kaster lys over den mulige rollen til mikroorganismer i et wolfram-anriket miljø og beskriver en nanoskala wolfram-mikrobiell grensesnitt av det ekstreme. varme- og syreelskende mikroorganisme Metallosphaera sedula dyrket med wolframforbindelser (figur 1, 2). Det er også denne mikroorganismen som vil bli testet for overlevelse under interstellar reise i fremtidige studier i det ytre rom. Wolfram kan være en vesentlig faktor i dette.

Fra wolframpolyoksometalater som livsopprettholdende uorganiske rammeverk til mikrobiell bioprosessering av wolframmalm

I likhet med jernholdige sulfidmineralceller, blir kunstige polyoksometalater (POM) betraktet som uorganiske celler for å lette kjemiske prosesser før livet og vise "livslignende" egenskaper. Imidlertid er relevansen av POM for livsopprettholdende prosesser (f.eks. mikrobiell respirasjon) ennå ikke tatt opp. "Ved å bruke eksemplet med Metallosphaera sedula, som vokser i varm syre og respirerer gjennom metalloksidasjon, undersøkte vi om komplekse uorganiske systemer basert på wolfram POM-klynger kan opprettholde veksten av M. sedula og generere cellulær spredning og deling," sier Milojevic.

Forskere var i stand til å vise at bruken av wolframbaserte uorganiske POM-klynger muliggjør inkorporering av heterogene wolframredoksarter i mikrobielle celler. De organometalliske avsetningene ved grensesnittet mellom M. sedula og W-POM ble oppløst ned til nanometerområdet under fruktbart samarbeid med det østerrikske senteret for elektronmikroskopi og nanoanalyse (FELMI-ZFE, Graz).» Funnene våre legger til wolframbelagte M. sedula til de voksende registreringene av biomineraliserte mikrobielle arter, blant hvilke arkea sjelden er representert, sier Milojevic. Biotransformasjonen av wolframmineralscheelitt utført av den ekstreme termoacidofilen M. sedula fører til brudd på scheelittstrukturen, påfølgende solubilisering av wolfram og wolframmineralisering av mikrobiell celleoverflate (figur 3). De biogene wolframkarbidlignende nanostrukturene beskrevet i studien representerer et potensielt bærekraftig nanomateriale oppnådd ved det miljøvennlige mikrobielt-assisterte designet.