Yeni bulgular, Siyanobakterilerin besin olarak mineralleri çözmek için biyofilmleri kayalara nasıl yaydığını gösteriyor.

Siyanobakteriler ("mavi-yeşil-algler") su üzerinde bile büyük biyofilmler oluşturabilir ve balıklar veya insanlar için zehirli maddeler yayabilir. Fotoğraf: Lamiot / Wikimedia Commons , Creative Commons Lisansı

Böyle bir teknolojinin çeşitli uygulamaları, maden cevherlerinin işlenmesinden, Ay ve Mars'ta koloniler inşa etmeye kadar uzanır.

Mikroorganizmalar kendilerini beslemek için doğal kayaları “yiyorlar”. Kaliforniya Üniversitesi ve Irvine'deki Johns Hopkins Üniversitesi'nden bilim insanları, bu sürecin nasıl çalıştığına dair bulgular yayınladılar: Önemli bir faktör, siyanobakterilerin, alçı kayaları içindeki manyetik demir oksit parçacıklarını çözen biyofilmler üretmesi ve ardından manyetiti oksitlenmiş hematite dönüştürmesidir.

Bu, bir gün Ay'da ve Mars'ta koloniler kurmaya yardımcı olabilir. UCI malzeme profesörü, ilgili yazar David Kisailus şöyle konuştu: "Milyonlarca yıl boyunca gelişen biyolojik bir süreç aracılığıyla, bu küçük madenciler kayaları kazıyor, hayatta kalmalarını sağlayan fotosentez gibi fizyolojik işlevler için gerekli olan mineralleri çıkarıyorlar." Bilim ve Mühendislik. "İnsanlar değerli bulduğumuz mineralleri elde etmek ve işlemek için benzer bir biyokimyasal yaklaşımı kullanabilir mi?"

Atacama Çölü dünyadaki en kurak ve en yaşanmaz yerlerden biri, ancak Johns Hopkins ekibi tarafından buradan toplanan alçı örneklerinde bulunan bir siyanobakteri olan Chroococcidiopsis'in "kayalık habitatında hayatta kalmak için en şaşırtıcı adaptasyonları" geliştirdiğini söyledi ortak yazar. Jocelyne DiRuggiero, Baltimore Üniversitesi'nde biyoloji profesörü.
"Bu özelliklerden bazıları arasında uzak kırmızı fotonları emen klorofil üretimi ve çevredeki minerallerden su ve demir çıkarma yeteneği yer alıyor" diye ekledi.

Gelişmiş elektron mikroskopları ve spektroskopik aletler kullanan araştırmacılar, alçıtaşının içerdiği minerallerin nasıl dönüştüğünü gözlemleyerek, alçıtaşındaki mikropların kanıtlarını buldular.

DiRuggiero, "Siyanobakteri hücreleri, bol miktarda hücre dışı polimerik maddeler üreterek manyetitin çözünmesini ve demirin çözünmesini destekledi, bu da manyetitin hematite çözünmesine ve oksidasyonuna yol açtı" dedi. "Manyetit nanoparçacıklarının varlığında sideroforların (bakteriler ve mantarlar tarafından üretilen demir bağlayıcı bileşikler) üretimi arttı, bu da bunların siyanobakteriler tarafından manyetitten demir elde etmek için kullanıldığını gösteriyor."

Kisailus, mikroorganizmaların ıssız evlerinde metalleri işleme biçiminin, kendi madencilik ve üretim uygulamalarımız hakkında düşünmesine neden olduğunu söyledi.

"Mineraller için madencilik yaptığımızda, genellikle değerli metallerin çıkarılmasında zorluklar yaratabilecek cevherlerle karşılaşırız" dedi. "Bu cevherleri değerli bir şeye dönüştürmek için sık sık aşırı işlemlere tabi tutmamız gerekiyor. Bu uygulama parasal ve çevresel açıdan maliyetli olabilir."

Kisailus, şu anda yalnızca büyük bir mekanik kırıcının çalıştığı yerde, mineralleri işlemek için sideroforlara, enzimlere ve diğer salgılara doğal veya sentetik analoglar kullanarak biyokimyasal bir yaklaşım üzerinde düşündüğünü söyledi. Ve buradan bir adım atarak, mikroorganizmaların, uygun olmayan yerlerde talep üzerine mühendislik malzemesi üretmek için benzer biyokimyasal yetenekleri kullanmalarını sağlamanın bir yolu olabileceğini söyledi.

Kisailus, "Ben buna dünyasallaştırma yerine 'ay oluşumu' diyorum" dedi. "Ay'da bir şey inşa etmek istiyorsanız, bunu insanlara yaptırmanın masrafına girmek yerine, robotik sistemlere sahip 3 boyutlu baskı ortamına sahip olabiliriz ve ardından mikropların onu değerli bir şeye dönüştürmesini sağlayabiliriz. Bu, insan hayatını tehlikeye atmadan yapılabilir.”

İnsanların bir şeylerin nasıl yapılacağını anlamak için her zaman Edisoncu yaklaşımları kullanması gerekmediğini ekledi.

“Doğa yüz milyonlarca yıl boyunca mükemmelleştirmişken neden tekerleği yeniden icat etmeye çalışalım ki?” Kisailus dedi. "Doğanın yaptıklarının sırlarını ve planlarını çıkarmamız ve bunları ihtiyacımız olana uygulamamız veya uyarlamamız gerekiyor."

University of California, Irvine

(21.12.2022, ABD: 12.21.2022)