Die Geheimnisse der Biomineralisation
Unter Biomineralisation versteht man die Herstellung von Mineralstoffen durch verschiedene biologische Systeme wie etwa Bakterien und Algen. Diese Mineralien können sich von abiotischen Komponenten unterscheiden und konnten beim Design neuer Materialien, für die Krankheitsdiagnose und -behandlung sowie bei der Jagd nach Leben auf anderen Planeten verwendet werden. Das EU-geförderte Projekt TMUPIFE (Tracing microbes using phosphate in Fe-oxide environments) untersuchte die Isotopensignaturen, die in von Bakterien produzierten Eisenoxiden eingesperrt sind. Auf der Erde stellen eisenoxidierende Mikroben alte Lebensformen dar und können in Süßwasser- und Salzwasser und unter sauren Bedingungen leben. Andere Planeten, wie etwa der Mars, sollen auch erhebliche Mengen an Eisen aufweisen, die als potentielle Energiequelle für ähnliche Arten von Bakterien wirken könnten. Als Ergebnis würde das Wissen darüber, ob mikrobielle Eisenoxidation eine Biosignatur bewahren kann, ein Ziel für die Suche nach außerirdischem Leben bieten. In diesem Zusammenhang untersuchten die Wissenschaftler Biomineralisation in Verbindung mit mikrobieller Fe(II)-Oxidation sowohl in sauren als auch in pH-neutralen Umgebungen und zeichneten ihre isotopische Signatur basierend auf 18-O auf. Weitere Untersuchungen wurden mithilfe neuster nanoskaliger Sekundärionen-Massenspektrometrie durchgeführt und die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der Verwendung von solchen eisenoxidierenden Bakterien, um wertvolle Metalle aus Minen auszulaugen. In einem anderen Teil des Projekts nutzten die Forscher Spektroskopie, um Unterschiede in den mineralischen Bestandteilen von Knochen zwischen gesunden Mäusen und Mäusen mit einer genetischen Erkrankung zu untersuchen, die eine ausreichende Aufnahme von Kalzium und Phosphat aus der Nahrung verhindert. Die Ergebnisse zeigten, dass Calcium und Phosphat für die Mineralwachstumsstellen wichtig waren und direkt das Ausmaß des Knochenumbaus beeinflussten. Diese Ergebnisse liefern Einblicke in den Mechanismus des Knochenumbaus und haben direkte Auswirkungen für Patienten mit Hypophosphatämie oder Osteoporose.
Schlüsselbegriffe
Biomineralisation, Umweltsanierung, Bakterien, TMUPIFE, Eisenoxidation, Hypophosphatämie
