In un articolo pubblicato su National Science Review , un team di scienziati riassume in modo critico i principali progressi nelle interazioni minerale-microbo, compresi i meccanismi molecolari delle interazioni e le manifestazioni macroscopiche di tali interazioni nel tempo. Vengono identificate le sfide principali e le opportunità di ricerca future.

I minerali sono i componenti fondamentali della Terra. I microbi occupano la maggior parte dell'albero della vita. Negli ambienti vicini alla superficie, minerali e microbi coesistono e interagiscono. Gli studi sulle interazioni minerale-microbo sono sbocciati negli ultimi due decenni, perché tali interazioni guidano grandi eventi geologici e determinano sostanzialmente l'abitabilità della Terra. Un team di ricerca guidato dal dottor Hailiang Dong della China University of Geosciences (Pechino) ha esaminato criticamente le interazioni minerale-microbo e la loro coevoluzione e ha proposto importanti opportunità di ricerca e sfide per il futuro.

Minerali e microbi interagiscono reciprocamente su tutte le scale spaziali e temporali. Mentre molti minerali offrono protezione e forniscono nutrienti/energia per supportare la crescita microbica e il metabolismo, altri minerali possono rilasciare sostanze biotossiche e produrre specie reattive dell'ossigeno (ROS) per limitare e persino uccidere i microrganismi. In cambio, i microbi dissolvono, precipitano e trasformano attivamente i minerali attraverso il metabolismo, che può produrre biosignature speciali nella documentazione geologica.

Nel corso della storia della Terra, sia i minerali che i microbi aumentano la diversità delle loro specie e la complessità funzionale. In un mondo prebiotico, i minerali catalizzano la sintesi di molecole biologiche e svolgono un ruolo essenziale nell'emergenza della vita. Successivamente, l'evoluzione dei minerali guida l'innovazione microbica attraverso i cambiamenti delle proprietà fisico-chimiche nel tempo. L'evoluzione microbica a sua volta guida la diversificazione dei minerali attraverso il loro metabolismo unico. Pertanto, le interazioni minerale-microbo in evoluzione nel tempo geologico svolgono un ruolo fondamentale nella guida di eventi geologici come il verificarsi del Grande Evento di ossidazione e la formazione di grandi depositi di minerali.

Le interazioni minerale-microbo hanno molte applicazioni biotecnologiche, tra cui la biolisciviazione di metalli preziosi e la produzione di fertilizzanti minerali, la bonifica di metalli pesanti e inquinanti organici, la biosintesi di nuovi materiali e CO₂ sequestro. Nonostante i recenti progressi, gli autori identificano le principali domande di ricerca per la ricerca futura.

In primo luogo, i ruoli dei minerali nel supporto dell'ecologia microbica sono attualmente riconosciuti solo qualitativamente. I mezzi di coltura tradizionali non considerano i minerali come importanti nutrienti ed energia, il che potrebbe essere uno dei motivi della bassa percentuale di successo nell'ottenere colture pure. I terreni di coltura a base minerale dovrebbero recuperare più risorse microbiche.

In secondo luogo, è difficile distinguere i minerali biogenici da quelli abiogeni. Un assemblaggio singenetico di minerali che combinano prove morfologiche, strutturali/strutturali e geochimiche è più significativo per cercare le impronte biologiche nella documentazione geologica e su altri pianeti.

Terzo, è imperativo collegare le indagini meccanicistiche di laboratorio alle osservazioni sul campo. Attraverso un approccio iterativo le interazioni minerale-microbo possono essere dedotte nel tempo.

In quarto luogo, la manipolazione delle interazioni minerale-microbo può avvantaggiare l'umanità, come CO₂ sequestro e mitigazione dell'effetto del riscaldamento globale, recupero delle risorse, protezione ambientale e produzione di nuovi materiali. + Esplora ulteriormente

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