In een paper gepubliceerd in National Science Review , vat een team van wetenschappers de belangrijkste vooruitgang in interacties tussen mineralen en microben kritisch samen, inclusief moleculaire mechanismen van interacties en macroscopische manifestaties van dergelijke interacties door de tijd heen. Grote uitdagingen en toekomstige onderzoeksmogelijkheden worden geïdentificeerd.

Mineralen zijn de fundamentele componenten van de aarde. Microben bezetten het grootste deel van de levensboom. In bijna oppervlakkige omgevingen bestaan ​​mineralen en microben naast elkaar en interageren ze. De studies naar interacties tussen mineralen en microben zijn de afgelopen twee decennia tot bloei gekomen, omdat dergelijke interacties grote geologische gebeurtenissen veroorzaken en de bewoonbaarheid van de aarde aanzienlijk bepalen. Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Hailiang Dong van de China University of Geosciences (Beijing) heeft de mineraal-microbe-interacties en hun co-evolutie kritisch bekeken en heeft belangrijke onderzoekskansen en -uitdagingen in de toekomst voorgesteld.

Mineralen en microben werken onderling samen op alle ruimtelijke en temporele schalen. Hoewel veel mineralen bescherming bieden en voedingsstoffen/energie leveren om de microbiële groei en het metabolisme te ondersteunen, kunnen andere mineralen biotoxische stoffen afgeven en reactieve zuurstofsoorten (ROS) produceren om micro-organismen te beperken en zelfs te doden. In ruil daarvoor lossen microben actief mineralen op, precipiteren en transformeren ze door middel van metabolisme, wat speciale biosignaturen kan produceren in geologische gegevens.

Doorheen de geschiedenis van de aarde vergroten zowel mineralen als microben hun soortendiversiteit en functionele complexiteit. In een prebiotische wereld katalyseren mineralen de synthese van biologische moleculen en spelen ze een essentiële rol bij het ontstaan ​​van leven. Vervolgens stimuleert minerale evolutie microbiële innovatie door hun veranderingen van fysiochemische eigenschappen door de tijd heen. Microbiële evolutie stimuleert op zijn beurt de diversificatie van mineralen door hun unieke metabolisme. Daarom spelen de evoluerende interacties tussen mineralen en microben in de loop van de geologische tijd een cruciale rol bij het aansturen van geologische gebeurtenissen zoals het optreden van de Grote Oxidatie en de vorming van grote ertsafzettingen.

Interacties tussen mineralen en microben hebben veel biotechnologische toepassingen, waaronder bio-uitloging van edele metalen en productie van minerale meststoffen, sanering van zware metalen en organische verontreinigende stoffen, biosynthese van nieuwe materialen en CO₂ beslaglegging. Ondanks recente vorderingen identificeren de auteurs belangrijke onderzoeksvragen voor toekomstig onderzoek.

Ten eerste wordt de rol van mineralen bij het ondersteunen van microbiële ecologie momenteel alleen kwalitatief erkend. Traditionele kweekmedia beschouwen mineralen niet als belangrijke voedingsstoffen en energie, wat een van de redenen kan zijn voor een laag succespercentage bij het verkrijgen van zuivere culturen. Op mineralen gebaseerde kweekmedia zouden meer microbiële bronnen moeten terugwinnen.

Ten tweede is het een uitdaging om biogene mineralen te onderscheiden van abiogene mineralen. Een syngenetische verzameling mineralen die morfologisch, structureel/texturaal en geochemisch bewijs combineert, is zinvoller om te zoeken naar de biologische voetafdrukken in geologische gegevens en op andere planeten.

Ten derde is het noodzakelijk om mechanistisch laboratoriumonderzoek te koppelen aan veldwaarnemingen. Door een iteratieve benadering kunnen mineraal-microbe-interacties in de loop van de tijd worden afgeleid.

Ten vierde kan manipulatie van interacties tussen mineralen en microben de mensheid ten goede komen, zoals CO₂ sekwestratie en beperking van het broeikaseffect, terugwinning van hulpbronnen, milieubescherming en productie van nieuwe materialen. + Verder verkennen

Mineraalpotentieel van zeldzame aarde-elementen in de zuidoostelijke kustvlakte van de VS