Mittwoch, 02. September 2020

Wider Erwarten: Gletscher-Viren in Alpen und Arktis bemerkenswert ähnlich

Ein internationales Team von Wissenschaftlern um Christopher Bellas von der Universität Innsbruck hat das Leben auf Gletscheroberflächen untersucht und stellt mit einer nun in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie bisherige Annahmen über die Evolution von Viren in Frage. Sie zeigen, dass Viren auf Gletschern in den Alpen, Grönland und Spitzbergen sich wider Erwarten bemerkenswert ähnlich sind.

Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass sich die Viren auf weit voneinander entfernten Gletschern in den Alpen, in Grönland und Spitzbergen wider Erwarten sehr ähnlich sind.
Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass sich die Viren auf weit voneinander entfernten Gletschern in den Alpen, in Grönland und Spitzbergen wider Erwarten sehr ähnlich sind. - Foto: © Christopher Bellas
Viren sind die häufigsten biologischen Strukturen auf der Erde. Sie kommen überall vor, wo es Leben gibt und infizieren wahrscheinlich alle lebenden Organismen. Sie programmieren dabei ihren Wirt so um, dass dieser neue Viren erzeugt. Ein internationales Team von Wissenschaftern um Christopher Bellas vom Institut für Ökologie der Universität Innsbruck hat die Genome von Viren analysiert, die in den Alpen, Grönland und Spitzbergen auf der Oberfläche von Gletschern bzw. Eisschilden in kleinen Schmelzwassertümpel, sogenannten Kryokonit-Löchern, leben.




Die Forscher gingen zunächst davon aus, dass die weit voneinander entfernt liegenden Kryokonit-Löcher verschiedene Viren enthalten würden, die nur entfernt miteinander verwandt sind. Zu ihrer Überraschung waren die meisten bakterieninfizierenden Viren (Bakteriophagen) aber bemerkenswert ähnlich. „90 bis 95 Prozent ihrer etwa 50.000 Basenpaare langen DNA waren identisch“, erklärte Bellas gegenüber der APA.

In jedem Viren-Genom gab es aber viele kleine Abschnitte, etwa 500 Basenpaare lang, in denen das Erbgut anderer, verwandter Viren wiederholt ein- und ausgebaut wurde – ein Prozess, der Rekombination genannt wird. Bei diesen Regionen handelt es sich oft um Gene, die es den Viren ermöglichen, neue Wirte zu erkennen und zu infizieren. Die nahezu identischen Viren können also wahrscheinlich die Fähigkeiten austauschen, verschiedene Wirte zu infizieren. „Das verleiht den Viren das Potenzial, sich schnell an verschiedene Wirte anzupassen“, so Bellas.

In der Evolution von Viren spielt die Rekombination eine wichtige Rolle. Im konkreten Fall kann dieser Austausch stattfinden, wenn zwei verschiedene Viren gleichzeitig dasselbe Bakterium infizieren. Wenn der Wirt dann neue Viruspartikel erzeugt, können sich Teile der Virus-DNA vermischen und so neue Virusvarianten entstehen.

Für die Forscher lieferte die Untersuchung einen überraschenden Einblick in die Evolution von Viren. Diese wird laut Bellas üblicherweise im Labor studiert, wobei meist nur ein einziger Virustyp und ein einziges Wirtsbakterium verwendet werde. Dabei lassen sich kleine Mutationen in einzelnen DNA-Buchstaben im Laufe der Zeit beobachten. Wäre dem auch in der Natur so, sollte man an isolierten Orten niemals genau die gleichen Virusgenome finden.

Die neuen Studie, in der Viren in ihrer natürlichen Umgebung als ganze Gemeinschaft betrachtet wurden, zeigte dagegen, dass „die Rekombination zwischen Viren die größte Triebfeder der Evolution bei Bakteriophagen ist“, so Bellas. Der Brite forscht mit einem Lise-Meitner-Stipendium des Wissenschaftsfonds FWF in Innsbruck.

stol/apa