En kokpunkt på 5900 grader Celsius och diamantliknande hårdhet i kombination med kol:volframär den tyngsta metallen, men har ändå biologiska funktioner - speciellt i värmeälskande mikroorganismer. Ett team under ledning av Tetyana Milojevic från fakulteten för kemi vid universitetet i Wien rapporterar för första gången sällsynta mikrobiell-volframinteraktioner på nanometerområdet. Baserat på dessa fynd, inte baravolframbiogeokemi, men även mikroorganismers överlevnadsförmåga i yttre rymden kan undersökas. Resultaten publicerades nyligen i tidskriftenGränser i mikrobiologi.

Som en hård och sällsynt metall,volfram, med sina extraordinära egenskaper och högsta smältpunkt av alla metaller, är ett mycket osannolikt val för ett biologiskt system. Endast ett fåtal mikroorganismer, såsom termofila arkéer eller cellkärnfria mikroorganismer, har anpassat sig till de extrema förhållandena i en volframmiljö och hittat ett sätt att assimileravolfram. Två färska studier av biokemisten och astrobiologen Tetyana Milojevic från institutionen för biofysisk kemi, fakulteten för kemi vid universitetet i Wien, belyser mikroorganismernas möjliga roll i envolfram-berikad miljö och beskriva en nanoskalavolfram-mikrobiell gränsyta av den extrema värme- och syraälskande mikroorganismen Metallosphaera sedula odlad medvolframföreningar (figur 1, 2). Det är också denna mikroorganism som kommer att testas för överlevnad under interstellära resor i framtida studier i yttre rymden.Volframkan vara en väsentlig faktor i detta.

Frånvolframpolyoxometalater som livsuppehållande oorganiska ramverk för mikrobiell biobearbetning avvolframmalmer

I likhet med järnsulfidmineralceller betraktas artificiella polyoxometallater (POM) som oorganiska celler för att underlätta kemiska processer före livet och uppvisa "livsliknande" egenskaper. Men relevansen av POM för livsuppehållande processer (t.ex. mikrobiell andning) har ännu inte behandlats. "Med hjälp av exemplet Metallosphaera sedula, som växer i het syra och andas genom metalloxidation, undersökte vi om komplexa oorganiska system baserade på volfram POM-kluster kan upprätthålla tillväxten av M. sedula och generera cellulär proliferation och delning", säger Milojevic.

Forskare kunde visa att användningen avvolfram-baserade oorganiska POM-kluster möjliggör inkorporering av heterogenavolframredoxarter till mikrobiella celler. De metallorganiska avlagringarna vid gränssnittet mellan M. sedula och W-POM löstes ner till nanometerintervallet under fruktbart samarbete med det österrikiska centret för elektronmikroskopi och nanoanalys (FELMI-ZFE, Graz). Våra fynd lägger till volframbelagd M. sedula till de växande registren över biomineraliserade mikrobiella arter, bland vilka arkéer sällan är representerade, säger Milojevic. Biotransformationen avvolfram mineralscheelite utförd av den extrema termoacidofilen M. sedula leder till brott av scheelite struktur, efterföljande solubilisering avvolfram, ochvolframmineralisering av mikrobiell cellyta (Figur 3). Det biogenavolframkarbid-liknande nanostrukturer som beskrivs i studien representerar ett potentiellt hållbart nanomaterial som erhålls genom den miljövänliga mikrobiellt assisterade designen.

”Våra resultat tyder på att M. sedula bildasvolfram-bärande mineraliserad cellyta via encrusting medvolframkarbidliknandeföreningar”, förklarar biokemisten Milojevic. Dettavolfram-encrusted lager som bildas runt cellerna av M. sedula kan mycket väl representera en mikrobiell strategi för att motstå hårda miljöförhållanden, såsom under en interplanetär resa.Volframinkapsling kan fungera som en kraftfull strålskyddsrustning mot tuffa miljöförhållanden. "Den mikrobiella volframrustningen tillåter oss att ytterligare studera denna mikroorganisms överlevnadsförmåga i yttre rymden", avslutar Milojevic.