Wolfram som interstellar strålingsafskærmning?

Et kogepunkt på 5900 grader Celsius og diamantlignende hårdhed i kombination med kulstof:wolfram er det tungeste metal, har alligevel biologiske funktioner-især i varmekærlige mikroorganismer. Et hold ledet af Tetyana Milojevic fra Det Kemiske Fakultet ved Wiens Universitet rapporterer for første gang sjældne mikrobielle-wolfram-interaktioner på nanometerområdet. Baseret på disse resultater, ikke kun wolfram biogeokemi, men også mikroorganismeres overlevelsesevne i ydre rumforhold kan undersøges. Resultaterne blev vist for nylig i journalen Grænser i mikrobiologi .

Som et hårdt og sjældent metal, wolfram, med dets ekstraordinære egenskaber og højeste smeltepunkt af alle metaller, er et meget usandsynligt valg for et biologisk system. Kun få mikroorganismer, såsom termofile archaea eller cellekernefri mikroorganismer, har tilpasset sig de ekstreme forhold i et wolframmiljø og fundet en måde at assimilere wolfram på. To nyere undersøgelser af biokemiker og astrobiolog Tetyana Milojevic fra Institut for Biofysisk Kemi, Det kemiske fakultet ved universitetet i Wien, kaste lys over mikroorganismernes mulige rolle i et wolframberiget miljø og beskrive en nanoskala wolfram-mikrobiel grænseflade mellem den ekstreme varme- og syrekærlige mikroorganisme Metallosphaera sedula dyrket med wolframforbindelser (figur 1, 2). Det er også denne mikroorganisme, der vil blive testet for overlevelsesevne under interstellar rejse i fremtidige undersøgelser i det ydre rummiljø. Wolfram kan være en væsentlig faktor i dette.

Fra wolframpolyoxometalater som livsopretholdende uorganiske rammer til mikrobiel biobearbejdning af wolframmalme

Svarende til jernholdige sulfidmineralceller, kunstige polyoxometalater (POM'er) betragtes som uorganiske celler ved at lette kemiske processer før livet og udvise "livslignende" egenskaber. Imidlertid, relevansen af ​​POM'er for livsopretholdende processer (f.eks. mikrobiel respiration) er endnu ikke blevet behandlet. "Ved at bruge eksemplet med Metallosphaera sedula, som vokser i varm syre og respirerer gennem metaloxidation, vi undersøgte, om komplekse uorganiske systemer baseret på wolfram POM-klynger kan opretholde væksten af ​​M. sedula og generere cellulær proliferation og deling, " siger Milojevic.

Forskere var i stand til at vise, at brugen af ​​wolfram-baserede uorganiske POM-klynger muliggør inkorporering af heterogene wolfram-redox-arter i mikrobielle celler. De organometalliske aflejringer ved grænsefladen mellem M. sedula og W-POM blev opløst ned til nanometerområdet under et frugtbart samarbejde med det østrigske center for elektronmikroskopi og nanoanalyse (FELMI-ZFE, Graz)." Vores resultater føjer wolfram-belagte M. sedula til de voksende registreringer af biomineraliserede mikrobielle arter, blandt hvilke arkæer sjældent er repræsenteret, "sagde Milojevic. Biotransformationen af ​​wolframmineralscheelit udført af den ekstreme termoacidofile M. sedula fører til brud på scheelitstruktur, efterfølgende solubilisering af wolfram, og wolframmineralisering af mikrobiel celleoverflade (figur 3). De biogene wolframcarbid-lignende nanostrukturer, der er beskrevet i undersøgelsen, repræsenterer et potentielt bæredygtigt nanomateriale opnået ved det miljøvenlige mikrobiel-assisterede design.

Wolfram rustning i det ydre rum

"Vores resultater tyder på, at M. sedula danner wolframbærende mineraliseret celleoverflade via en skorpe med wolframcarbid-lignende forbindelser, " forklarer biokemiker Milojevic. Dette wolfram-belagte lag dannet omkring cellerne i M. sedula kan meget vel repræsentere en mikrobiel strategi til at modstå barske miljøforhold, som under en interplanetarisk rejse. Wolframindkapsling kan tjene som en potent strålebeskyttende rustning mod barske miljøforhold. "Det mikrobielle wolframpanser giver os mulighed for yderligere at studere denne mikroorganismes overlevelsesevne i det ydre rummiljø, " slutter Milojevic.