Laut der neuen Studie ähnelt die DNA der neu entdeckten Viren der DNA von Virophagen, was darauf hindeutet, dass Mikroben dank der in ihren Genomen „eingebetteten“ Viren möglicherweise einen gewissen Schutz vor Riesenviren genießen
Bei der Analyse der Genome einzelliger Mikroben machte ein Forscherteam eine verblüffende Entdeckung: Tausende bisher unbekannte Viren waren in der DNA der Mikroben „versteckt“.
Die Forscher fanden die DNA von mehr als 30,000 Viren eingebettet in die Genomen verschiedener einzelliger Mikroben, berichten sie in ihrer neuen Studie. Sie erklären, dass virale DNA einer Wirtszelle die Replikation vollständiger, funktionsfähiger Viren ermöglichen kann.
„Wir waren sehr überrascht von der Menge an Viren, die wir bei dieser Analyse gefunden haben“, sagte Hauptautor Christopher Bellas, ein Ökologe, der Viren an der Universität Innsbruck in Österreich untersucht. „In manchen Fällen stellt sich heraus, dass bis zu 10 Prozent der DNA einer Mikrobe aus versteckten Viren besteht.“
„Diese Viren scheinen ihre Wirte nicht krank zu machen und könnten von Nutzen sein“, fügten die Forscher hinzu. Einige der neuen Viren ähneln Virophagen, einem Virustyp, der andere pathogene Viren infiziert, die versuchen, eine Wirtszelle zu infizieren.
„Warum so viele Viren in mikrobiellen Genomen vorkommen, ist noch unklar“, sagt Bellas. „Unsere überzeugendste Hypothese ist, dass sie die Zelle vor einer Infektion mit für sie gefährlichen Viren schützen.
Auf der Erde zu leben bedeutet, Viren zu bekämpfen – die häufigsten biologischen Einheiten auf dem Planeten, die alle Arten von Lebensformen infizieren. Sie sind sehr vielfältig und nutzen viele verschiedene Taktiken, um ihre zellulären Wirte auszunutzen.
Ungeachtet der semantischen Debatten darüber, ob Viren leben, fügen sie sich durchaus in das Leben anderer Lebewesen ein. Einige vermehren sich sogar, indem sie ihre DNA einer Wirtszelle hinzufügen und Teil ihres Genoms werden.
Wenn dies in einer Keimzelle geschieht, kann es dazu führen, dass endogene virale Elemente (EVEs) oder virale DNA in einer Wirtsspezies von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden.
Wissenschaftler haben EVE in einer Vielzahl von Organismen gefunden, darunter Tieren, Pflanzen und Pilzen. Beispielsweise tragen Säugetiere unterschiedliche Virusfragmente in ihrer DNA und etwa 8 Prozent des menschlichen Genoms bestehen aus DNA von alten Virusinfektionen. Die Autoren der Studie erklären, dass die meisten davon nicht mehr funktionsfähig sind und als „genomische Fossilien“ gelten.
Untersuchungen deuten darauf hin, dass EVEs bei Menschen und anderen Organismen anpassungsfähig sein könnten und möglicherweise dabei helfen, moderne Viren abzuwehren.
Dies gelte für viele einzellige Eukaryoten, betonen die Forscher und weisen darauf hin, dass diese Mikroben häufig von Riesenviren infiziert und abgetötet werden.
Wenn ein Virophage bereits eine Wirtszelle bewohnt, kann er ein Riesenvirus so umprogrammieren, dass es Virophagen baut, anstatt sich zu vermehren, und so möglicherweise den Wirt retten.
Der neuen Studie zufolge ähnelt die DNA der neu entdeckten Viren der DNA von Virophagen, was darauf hindeutet, dass die Mikroben dank der in ihren Genomen „eingebetteten“ Viren möglicherweise einen gewissen Schutz vor Riesenviren genießen.
Die EVE-Forschung habe sich bisher hauptsächlich auf Tiere und Pflanzen konzentriert, schrieben die Forscher, mit wenig Aufmerksamkeit auf Protisten – eukaryotische Organismen, die keine Tiere, Pflanzen oder Pilze sind.
Die Entdeckung Tausender neuer Viren, die in mikrobieller DNA verborgen sind, war nicht das ursprüngliche Ziel von Bellas und seinen Kollegen, die eine neue Gruppe von Viren untersuchen wollten, die in den Gewässern des Gossenköllese, einem Alpensee im österreichischen Bundesland Tirol, gefunden wurden.
„Zunächst wollten wir mit unserer Forschung den Ursprung der neuen ‚Polinton-ähnlichen Viren‘ herausfinden“, sagt Bellas.
„Wir wussten jedoch nicht, welche Organismen häufig von diesen Viren infiziert werden. Deshalb haben wir eine groß angelegte Studie durchgeführt, um alle Mikroben zu testen, deren DNA-Sequenzen bekannt sind.“
Dazu haben sie die Hilfe von Leo in Anspruch genommen, einem Hochleistungsrechnercluster an der Universität Innsbruck, der riesige Datenmengen analysieren kann.
Als die Forscher in vielen mikrobiellen Genomen Gene von Virophagen und anderen Viren entdeckten, beschlossen sie, die Studie zu vertiefen, indem sie Leo zur systematischen Analyse aller Protistengenome verwendeten.
Sie fanden EVEs „versteckt in sich wiederholenden, schwer zu verbindenden Regionen einzelliger eukaryontischer Genomen“, schreiben sie und weisen darauf hin, dass Tausende integrierter Viren zeigen, dass sie einen bedeutenden, bisher unerforschten Teil der protistischen Genomen ausmachen.
Die Studie fand auch Beweise dafür, dass es sich bei vielen protistischen EVEs nicht nur um genomische Fossilien, sondern um funktionelle Viren handelt, fügten die Forscher hinzu, „was darauf hindeutet, dass verschiedene Anordnungen dieser Elemente Teil des antiviralen Systems des Wirts sein könnten.“
Quelle: sciencealert
Hinweis: Die Studie wurde in den Proceedings der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika veröffentlicht.
Foto von Nothing Ahead: https://www.pexels.com/photo/words-in-dictionary-4440721/
