摂氏 5900 度の沸点と炭素との組み合わせでダイヤモンドのような硬度を持つタングステンは、最も重い金属ですが、特に熱を好む微生物において生物学的機能を持っています。ウィーン大学化学部のテティアナ・ミロイェヴィッチ率いるチームは、ナノメートル範囲での稀な微生物とタングステンの相互作用を初めて報告した。これらの発見に基づいて、タングステンの生物地球化学だけでなく、宇宙環境における微生物の生存可能性も調査することができます。この結果は最近、『Frontiers in Microbiology』誌に掲載されました。

硬くて希少な金属であるタングステンは、その並外れた特性とすべての金属の中で最も高い融点を備えており、生物システムにとっては非常に考えにくい選択肢です。タングステン環境の極限条件に適応し、タングステンを同化する方法を発見したのは、好熱性古細菌や無細胞微生物などの少数の微生物だけです。ウィーン大学化学部生物物理化学学科の生化学者で宇宙生物学者のテティアナ・ミロイェヴィッチ氏による2つの最近の研究は、タングステンが豊富な環境における微生物の役割の可能性に光を当て、極限のナノスケールのタングステンと微生物の界面について説明している。タングステン化合物を用いて増殖させた、熱と酸を好む微生物 Metallosphaera sedula (図 1、2)。また、宇宙環境における将来の研究において、星間旅行中の生存可能性がテストされるのはこの微生物でもある。タングステンはこれに不可欠な要素である可能性があります。

生命を維持する無機骨格としてのポリオキソメタレートタングステンからタングステン鉱石の微生物による生物処理まで

硫化鉄鉱物細胞と同様に、人工ポリオキソメタレート (POM) は、生命前の化学プロセスを促進し、「生命のような」特性を示す無機細胞と考えられています。しかし、生命維持プロセス（微生物の呼吸など）と POM の関連性についてはまだ検討されていません。「熱酸中で成長し、金属酸化によって呼吸するメタロスファエラ・セデュラの例を用いて、タングステン POM クラスターに基づく複雑な無機系が M. セデュラの成長を維持し、細胞の増殖と分裂を引き起こすことができるかどうかを研究しました」とミロジェヴィッチ氏は言います。

科学者らは、タングステンベースの無機 POM クラスターを使用すると、不均一なタングステン酸化還元種を微生物細胞に取り込むことができることを示すことができました。オーストリア電子顕微鏡ナノ分析センター (FELMI-ZFE、グラーツ) との有益な協力により、M. セデュラと W-POM の界面にある有機金属堆積物がナノメートル範囲まで溶解されました。」私たちの発見は、タングステンで覆われた M. セデュラを生物鉱物化微生物種の増殖記録に追加しますが、その中に古細菌はほとんど存在しません」とミロイェビッチ氏は述べた。極度の好熱性好酸性物質である M. sedula によって行われるタングステン鉱物灰重石の生体内変化は、灰重石の構造の破壊、その後のタングステンの可溶化、および微生物細胞表面のタングステンの石灰化につながります (図 3)。この研究で説明された生物起源の炭化タングステン様ナノ構造は、環境に優しい微生物支援設計によって得られる潜在的な持続可能なナノ材料を代表するものである。