Температура кипіння 5900 градусів за Цельсієм і алмазоподібна твердість у поєднанні з вуглецем: вольфрам є найважчим металом, але він виконує біологічні функції, особливо в теплолюбних мікроорганізмах. Команда під керівництвом Тетяни Мілоєвич з хімічного факультету Віденського університету вперше звітує про рідкісну взаємодію мікробів і вольфраму в нанометровому діапазоні. На основі цих знахідок можна досліджувати не тільки біогеохімію вольфраму, але й виживаність мікроорганізмів в умовах космічного простору. Результати нещодавно опубліковані в журналі Frontiers in Microbiology.

Будучи твердим і рідкісним металом, вольфрам з його надзвичайними властивостями та найвищою температурою плавлення з усіх металів є дуже малоймовірним вибором для біологічної системи. Лише деякі мікроорганізми, такі як термофільні археї або мікроорганізми без ядра клітини, пристосувалися до екстремальних умов середовища вольфраму та знайшли спосіб засвоювати вольфрам. Два недавніх дослідження біохіміка та астробіолога Тетяни Мілоєвич з кафедри біофізичної хімії хімічного факультету Віденського університету проливають світло на можливу роль мікроорганізмів у середовищі, збагаченому вольфрамом, і описують нанорозмірний інтерфейс вольфрам-мікроб екстремального тепло- та кислотолюбивий мікроорганізм Metallosphaera sedula, вирощений із сполуками вольфраму (рис. 1, 2). Також цей мікроорганізм буде перевірено на виживання під час міжзоряних подорожей у майбутніх дослідженнях у космічному середовищі. Вольфрам може бути істотним фактором у цьому.

Від поліоксометалатів вольфраму як життєзабезпечувальних неорганічних каркасів до мікробної біообробки вольфрамових руд

Подібно до мінеральних клітин із сульфіду заліза, штучні поліоксометалати (POM) вважаються неорганічними клітинами, які сприяють хімічним процесам перед життям і демонструють «реалістичні» характеристики. Однак актуальність POM для процесів підтримки життя (наприклад, дихання мікробів) ще не розглянута. «На прикладі Metallosphaera sedula, яка росте в гарячій кислоті та дихає через окислення металів, ми дослідили, чи можуть складні неорганічні системи на основі кластерів POM підтримувати ріст M. sedula та генерувати клітинну проліферацію та поділ», — говорить Мілоєвич.

Вчені змогли показати, що використання неорганічних кластерів POM на основі вольфраму дозволяє включати гетерогенні окисно-відновні види вольфраму в мікробні клітини. Металоорганічні відкладення на межі розділу між M. sedula та W-POM були розчинені до нанометрового діапазону під час плідної співпраці з Австрійським центром електронної мікроскопії та наноаналізу (FELMI-ZFE, Грац)». Наші висновки додають інкрустований вольфрамом M. sedula до зростаючих записів біомінералізованих мікробних видів, серед яких рідко представлені археї», — сказав Мілоєвич. Біотрансформація вольфрамового мінералу шеєліту, що виконується екстремальним термоацидофілом M. sedula, призводить до руйнування структури шеєліту, подальшої солюбілізації вольфраму та вольфрамової мінералізації поверхні мікробної клітини (рис. 3). Біогенні наноструктури, схожі на карбід вольфраму, описані в дослідженні, представляють собою потенційний стійкий наноматеріал, отриманий за допомогою екологічно чистого дизайну за допомогою мікробів.