Nhiệt độ sôi 5900 độ C và độ cứng giống như kim cương kết hợp với cacbon: vonfram là kim loại nặng nhất nhưng lại có chức năng sinh học—đặc biệt đối với các vi sinh vật ưa nhiệt. Một nhóm do Tetyana Milojevic từ Khoa Hóa học tại Đại học Vienna dẫn đầu đã báo cáo lần đầu tiên những tương tác hiếm gặp giữa vi sinh vật và vonfram ở phạm vi nanomet. Dựa trên những phát hiện này, không chỉ có thể nghiên cứu hóa sinh học vonfram mà còn có thể nghiên cứu khả năng sống sót của vi sinh vật trong điều kiện ngoài vũ trụ. Kết quả xuất hiện gần đây trên tạp chí Frontiers in Microbiology.

Là một kim loại cứng và hiếm, vonfram, với những đặc tính đặc biệt và điểm nóng chảy cao nhất trong tất cả các kim loại, là một lựa chọn rất khó xảy ra đối với hệ thống sinh học. Chỉ có một số vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn cổ ưa nhiệt hoặc vi sinh vật không có nhân tế bào, đã thích nghi với điều kiện khắc nghiệt của môi trường vonfram và tìm ra cách đồng hóa vonfram. Hai nghiên cứu gần đây của nhà hóa sinh và nhà sinh vật học vũ trụ Tetyana Milojevic từ Khoa Hóa lý sinh, Khoa Hóa học tại Đại học Vienna, đã làm sáng tỏ vai trò có thể có của vi sinh vật trong môi trường giàu vonfram và mô tả bề mặt tiếp xúc giữa vonfram và vi sinh vật có kích thước nano ở mức cực cao. Vi sinh vật ưa nhiệt và ưa axit Metallosphaera sedula trồng bằng hợp chất vonfram (Hình 1, 2). Chính vi sinh vật này cũng sẽ được kiểm tra khả năng sống sót trong quá trình du hành giữa các vì sao trong các nghiên cứu trong tương lai ở môi trường ngoài vũ trụ. Vonfram có thể là một yếu tố thiết yếu trong việc này.

Từ polyoxometalate vonfram làm khung vô cơ duy trì sự sống đến quá trình xử lý sinh học quặng vonfram bằng vi sinh vật

Tương tự như các tế bào khoáng chất sunfua sắt, các polyoxometalate nhân tạo (POM) được coi là các tế bào vô cơ trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình hóa học tiền sống và thể hiện các đặc tính “giống như sự sống”. Tuy nhiên, sự liên quan của POM với các quá trình duy trì sự sống (ví dụ như hô hấp của vi sinh vật) vẫn chưa được đề cập. Milojevic cho biết: “Sử dụng ví dụ về Metallosphaera sedula, loài phát triển trong axit nóng và hô hấp thông qua quá trình oxy hóa kim loại, chúng tôi đã nghiên cứu xem liệu các hệ thống vô cơ phức tạp dựa trên cụm POM vonfram có thể duy trì sự phát triển của M. sedula và tạo ra sự tăng sinh và phân chia tế bào hay không”.

Các nhà khoa học đã có thể chứng minh rằng việc sử dụng các cụm POM vô cơ dựa trên vonfram cho phép kết hợp các loại oxi hóa khử vonfram không đồng nhất vào tế bào vi sinh vật. Các chất lắng đọng kim loại hữu cơ tại bề mặt tiếp xúc giữa M. sedula và W-POM đã được phân hủy xuống phạm vi nanomet trong quá trình hợp tác hiệu quả với Trung tâm Kính hiển vi Điện tử và Phân tích Nano của Áo (FELMI-ZFE, Graz).” Milojevic cho biết, những phát hiện của chúng tôi đã bổ sung loài M. sedula nạm vonfram vào danh sách ngày càng tăng về các loài vi sinh vật được khoáng hóa sinh học, trong đó vi khuẩn cổ hiếm khi được đại diện. Sự biến đổi sinh học của scheelite khoáng vonfram được thực hiện bởi M. sedula ưa nhiệt mạnh dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc scheelite, sau đó hòa tan vonfram và khoáng hóa vonfram trên bề mặt tế bào vi sinh vật (Hình 3). Các cấu trúc nano giống cacbua vonfram sinh học được mô tả trong nghiên cứu này đại diện cho một vật liệu nano bền vững tiềm năng thu được nhờ thiết kế hỗ trợ vi sinh vật thân thiện với môi trường.