Temperatura wrzenia 5900 stopni Celsjusza i twardość diamentu w połączeniu z węglem: wolfram jest najcięższym metalem, a mimo to spełnia funkcje biologiczne – szczególnie w mikroorganizmach kochających ciepło. Zespół kierowany przez Tetyanę Milojevic z Wydziału Chemii Uniwersytetu Wiedeńskiego po raz pierwszy doniósł o rzadkich interakcjach mikroorganizmów i wolframu w zakresie nanometrów. W oparciu o te odkrycia można zbadać nie tylko biogeochemię wolframu, ale także przeżywalność mikroorganizmów w warunkach kosmicznych. Wyniki opublikowano niedawno w czasopiśmie Frontiers in Microbiology.

Jako twardy i rzadki metal, wolfram, ze swoimi niezwykłymi właściwościami i najwyższą temperaturą topnienia ze wszystkich metali, jest bardzo mało prawdopodobnym wyborem dla układu biologicznego. Tylko kilka mikroorganizmów, takich jak archeony termofilne lub mikroorganizmy pozbawione jąder komórkowych, przystosowało się do ekstremalnych warunków środowiska wolframowego i znalazło sposób na asymilację wolframu. Dwa ostatnie badania przeprowadzone przez biochemiczkę i astrobiolog Tetyanę Milojevic z Wydziału Chemii Biofizycznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Wiedeńskiego rzucają światło na możliwą rolę mikroorganizmów w środowisku wzbogaconym w wolfram i opisują interfejs wolfram-mikrobializm w nanoskali ciepło i kwasolubny mikroorganizm Metallosphaera sedula hodowany ze związkami wolframu (ryc. 1, 2). To także ten mikroorganizm będzie testowany pod kątem przeżywalności podczas podróży międzygwiezdnych w przyszłych badaniach środowiska kosmicznego. Wolfram może być tu istotnym czynnikiem.

Od polioksometalanów wolframu jako podtrzymujących życie struktur nieorganicznych po mikrobiologiczne przetwarzanie rud wolframu

Podobnie jak ogniwa mineralne z siarczku żelaza, sztuczne polioksometalany (POM) są uważane za komórki nieorganiczne ułatwiające procesy chemiczne przed życiem i wykazujące cechy „podobne do życia”. Jednakże nie zajęto się jeszcze znaczeniem POM dla procesów podtrzymujących życie (np. oddychania drobnoustrojów). „Na przykładzie Metallosphaera sedula, który rośnie w gorącym kwasie i oddycha poprzez utlenianie metali, zbadaliśmy, czy złożone układy nieorganiczne oparte na klastrach wolframu POM mogą podtrzymać wzrost M. sedula oraz generować proliferację i podział komórek” – mówi Milojevic.

Naukowcom udało się wykazać, że zastosowanie nieorganicznych klastrów POM na bazie wolframu umożliwia włączenie heterogenicznych form redoks wolframu do komórek drobnoustrojów. Osady metaloorganiczne na styku M. sedula i W-POM zostały rozpuszczone do zakresu nanometrów podczas owocnej współpracy z Austriackim Centrum Mikroskopii Elektronowej i Nanoanalizy (FELMI-ZFE, Graz).” Nasze odkrycia dodają inkrustowaną wolframem M. sedula do rosnącej liczby gatunków biomineralizowanych drobnoustrojów, wśród których archeony są rzadko reprezentowane” – powiedział Milojevic. Biotransformacja scheelitu będącego minerałem wolframu przeprowadzona przez skrajnie termoacydofila M. sedula prowadzi do rozbicia struktury scheelitu, późniejszej solubilizacji wolframu i mineralizacji wolframu powierzchni komórek drobnoustrojów (ryc. 3). Opisane w badaniu biogeniczne nanostruktury podobne do węglika wolframu stanowią potencjalnie zrównoważony nanomateriał uzyskany w wyniku przyjaznego dla środowiska projektu wspomaganego przez mikroorganizmy.