Polioxometalatos de tungsteno como estructuras inorgánicas que sustentan la vida. Células individuales de M. sedula después del cultivo con W-POM portador de tungsteno. Crédito:© Tetyana Milojevic
Un punto de ebullición de 5900 grados Celsius y una dureza similar al diamante en combinación con el carbono:el tungsteno es el metal más pesado, sin embargo, tiene funciones biológicas, especialmente en microorganismos amantes del calor. Un equipo dirigido por Tetyana Milojevic de la Facultad de Química de la Universidad de Viena informa por primera vez sobre interacciones raras entre microbios y tungsteno en el rango nanométrico. Con base en estos hallazgos, no solo la biogeoquímica del tungsteno, pero también se puede investigar la capacidad de supervivencia de los microorganismos en las condiciones del espacio exterior. Los resultados aparecieron recientemente en la revista Fronteras en microbiología .
Como un metal duro y raro, tungsteno, con sus extraordinarias propiedades y el punto de fusión más alto de todos los metales, es una opción muy poco probable para un sistema biológico. Solo unos pocos microorganismos, como arqueas termofílicas o microorganismos sin núcleo celular, se han adaptado a las condiciones extremas de un entorno de tungsteno y han encontrado una manera de asimilar el tungsteno. Dos estudios recientes del bioquímico y astrobiólogo Tetyana Milojevic del Departamento de Química Biofísica, Facultad de Química de la Universidad de Viena, arrojar luz sobre el posible papel de los microorganismos en un entorno enriquecido con tungsteno y describir una interfaz microbiana-tungsteno a nanoescala del microorganismo metallosphaera sedula, amante del calor extremo y del ácido, cultivado con compuestos de tungsteno (Figuras 1, 2). También es este microorganismo el que se probará para determinar su capacidad de supervivencia durante los viajes interestelares en estudios futuros en el entorno del espacio exterior. El tungsteno podría ser un factor esencial en esto.
Desde polioxometalatos de tungsteno como estructuras inorgánicas que sustentan la vida hasta el bioprocesamiento microbiano de minerales de tungsteno
Polioxometalatos de tungsteno como estructuras inorgánicas que sustentan la vida. Colonias de M. sedula después de cultivo con W-POM portador de tungsteno que muestran células individuales de M. sedula conectadas mediante extensiones extracelulares. Crédito:© Tetyana Milojevic
Similar a las celdas de minerales de sulfuro ferroso, Los polioxometalatos artificiales (POM) se consideran células inorgánicas para facilitar los procesos químicos anteriores a la vida y mostrar características "similares a la vida". Sin embargo, la relevancia de los MOP para los procesos de sustento de la vida (p. ej., respiración microbiana) aún no se ha abordado. "Utilizando el ejemplo de Metallosphaera sedula, que crece en ácido caliente y respira por oxidación de metales, Investigamos si los sistemas inorgánicos complejos basados en grupos de POM de tungsteno pueden sostener el crecimiento de M. sedula y generar proliferación y división celular. "dice Milojevic.
Los científicos pudieron demostrar que el uso de grupos de POM inorgánicos basados en tungsteno permite la incorporación de especies heterogéneas de tungsteno redox en células microbianas. Los depósitos organometálicos en la interfaz entre M. sedula y W-POM se disolvieron hasta el rango de nanómetros durante una fructífera cooperación con el Centro Austriaco de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis (FELMI-ZFE, Graz). "Nuestros hallazgos añaden M. sedula con incrustaciones de tungsteno a los crecientes registros de especies microbianas biomineralizadas, entre las cuales las arqueas rara vez están representadas, "dijo Milojevic. La biotransformación de la scheelita mineral de tungsteno realizada por el termoacidófilo extremo M. sedula conduce a la rotura de la estructura de la scheelita, posterior solubilización de tungsteno, y mineralización de tungsteno de la superficie celular microbiana (Figura 3). Las nanoestructuras biogénicas similares al carburo de tungsteno descritas en el estudio representan un nanomaterial sostenible potencial obtenido mediante el diseño asistido por microbios respetuoso con el medio ambiente.
Investigaciones de espectroscopía nanoanalítica de M. sedula cultivada en scheelita de mineral de tungsteno. M. sedula forma una capa S mineralizada que contiene tungsteno mediante la incrustación con compuestos similares al carburo de tungsteno. Crédito:© Tetyana Milojevic
Armadura de tungsteno en el espacio exterior
"Nuestros resultados indican que M. sedula forma una superficie celular mineralizada que contiene tungsteno a través de la incrustación con compuestos similares al carburo de tungsteno, "explica el bioquímico Milojevic. Esta capa con incrustaciones de tungsteno formada alrededor de las células de M. sedula puede muy bien representar una estrategia microbiana para resistir las duras condiciones ambientales, como durante un viaje interplanetario. La encapsulación de tungsteno puede servir como una potente armadura radioprotectora contra las duras condiciones ambientales. "La armadura microbiana de tungsteno nos permite estudiar más a fondo la capacidad de supervivencia de este microorganismo en el entorno del espacio exterior, "concluye Milojevic.
