Температура кипения 5900 градусов Цельсия и алмазоподобная твердость в сочетании с углеродом: вольфрам — самый тяжелый металл, но обладает биологическими функциями — особенно у теплолюбивых микроорганизмов. Команда под руководством Татьяны Милоевич с химического факультета Венского университета впервые сообщает о редких взаимодействиях микробов и вольфрама в нанометровом диапазоне. На основе этих результатов можно будет исследовать не только биогеохимию вольфрама, но и выживаемость микроорганизмов в условиях космического пространства. Результаты появились недавно в журнале Frontiers in Microbiology.

Будучи твердым и редким металлом, вольфрам с его необычайными свойствами и самой высокой температурой плавления среди всех металлов вряд ли является выбором для биологической системы. Лишь немногие микроорганизмы, такие как термофильные археи или бесядерные микроорганизмы, приспособились к экстремальным условиям вольфрамовой среды и нашли способ усваивать вольфрам. Два недавних исследования биохимика и астробиолога Татьяны Милоевич с кафедры биофизической химии химического факультета Венского университета проливают свет на возможную роль микроорганизмов в среде, обогащенной вольфрамом, и описывают наномасштабный вольфрам-микробный интерфейс экстремального уровня. тепло- и кислотолюбивый микроорганизм Metallosphaera sedula, выращенный с соединениями вольфрама (рис. 1, 2). Именно этот микроорганизм будет проверен на выживаемость во время межзвездных путешествий в будущих исследованиях в космической среде. Вольфрам может быть важным фактором в этом.

От полиоксометаллатов вольфрама как жизнеобеспечивающих неорганических каркасов к микробной биопереработке вольфрамовых руд

Подобно минеральным клеткам сульфида железа, искусственные полиоксометаллаты (ПОМ) считаются неорганическими клетками, способствующими преджизненным химическим процессам и демонстрирующими «живые» характеристики. Однако значимость ПОМ для процессов жизнеобеспечения (например, микробного дыхания) еще не рассматривалась. «На примере Metallosphaera sedula, которая растет в горячей кислоте и дышит за счет окисления металлов, мы исследовали, могут ли сложные неорганические системы на основе кластеров вольфрама ПОМ поддерживать рост M. sedula и стимулировать пролиферацию и деление клеток», — говорит Милоевич.

Ученым удалось показать, что использование кластеров неорганического ПОМ на основе вольфрама позволяет включать гетерогенные окислительно-восстановительные частицы вольфрама в микробные клетки. Металлоорганические отложения на границе между M. sedula и W-POM были растворены до нанометрового диапазона в ходе плодотворного сотрудничества с Австрийским центром электронной микроскопии и наноанализа (FELMI-ZFE, Грац)». Наши результаты добавляют инкрустированную вольфрамом M. sedula к растущим записям биоминерализованных микробных видов, среди которых редко представлены археи», — сказал Милоевич. Биотрансформация вольфрамового минерала шеелита, осуществляемая крайним термоацидофилом M. sedula, приводит к разрушению структуры шеелита, последующей солюбилизации вольфрама и вольфрамовой минерализации поверхности микробных клеток (рис. 3). Биогенные карбидоподобные наноструктуры, описанные в исследовании, представляют собой потенциальный устойчивый наноматериал, полученный с помощью экологически безопасного микробного дизайна.