Die Entdeckung von Überresten antiker Riesenviren liefert neue Hinweise auf die Ursprünge komplexen Lebens

Mikroorganismen enthüllen, wie unsere einzelligen Vorfahren virale DNA in ihr eigenes Genom integriert haben.

Forscher haben Überreste alter Riesenviren im Genom von Amipidium, einem einzelligen Organismus, entdeckt, was darauf hindeutet, dass solche Virussequenzen möglicherweise eine Rolle bei der Entwicklung komplexer Lebensformen gespielt haben. Diese Studie beleuchtet die dynamische Beziehung zwischen Viren und ihren Wirten und spiegelt auch die menschliche Genetik wider.

Eine überraschende Verschiebung in der Evolutionsgeschichte des komplexen Lebens wurde in einer neuen Studie enthüllt, die in veröffentlicht wurde Wissenschaftlicher FortschrittForscher der Queen Mary University of London haben herausgefunden, dass ein einzelliger, eng mit Tieren verwandter Organismus in seinem genetischen Code Überreste uralter Riesenviren enthält. Diese Entdeckung gibt Aufschluss darüber, wie komplexe Organismen einige ihrer Gene erwerben, und unterstreicht die dynamische Interaktion zwischen Viren und ihren Wirten.

Die Studie konzentrierte sich auf eine Mikrobe namens Amoebidium, einen einzelligen Parasiten, der in Süßwasserumgebungen vorkommt. Bei der Analyse des Amoebidium-Genoms fanden Forscher unter der Leitung von Dr. Alex de Mendoza Soler, Dozent an der Queen Mary’s School of Biological and Behavioral Sciences, eine überraschende Fülle an genetischem Material, das von Riesenviren stammt – einigen der größten der Wissenschaft bekannten Viren. Diese Virussequenzen waren stark methyliert, ein chemischer Marker, der oft Gene zum Schweigen bringt.

„Es ist, als würde man Trojaner finden, die sich im Ambidium verstecken.“ DNA„Diese Viruszusätze sind potenziell schädlich, aber Amybidium scheint sie in Schach zu halten, indem es sie chemisch zum Schweigen bringt“, sagt Dr. de Mendoza-Soler.

Die Mikrobe Amoebidium appalachense durchläuft ihren Entwicklungslebenszyklus im Labor. Die Kerne teilen sich innerhalb der Zelle bis zur Reife (etwa 40 Stunden im Video), dann wird jeder Kern zu einer einzelnen Zelle und die Kolonie bricht ab, wodurch Nachkommen entstehen. Bildnachweis: Alex de Mendoza

Laufende Forschung und Implikationen

Als nächstes untersuchten die Forscher die Prävalenz dieses Phänomens. Sie verglichen die Genome mehrerer Amybidium-Isolate und stellten erhebliche Unterschiede im Virusgehalt fest. Dies deutet darauf hin, dass der Prozess der Virenintegration und -stummschaltung fortlaufend und dynamisch ist.

„Diese Ergebnisse stellen unser Verständnis der Beziehung zwischen Viren und ihren Wirten in Frage“, sagt Dr. de Mendoza Soler. „Traditionell werden Viren als Eindringlinge angesehen, aber diese Studie legt nahe, dass eine komplexere Geschichte dabei eine Rolle gespielt haben könnte.“ „Dies wird durch die chemische Zähmung der DNA dieser Eindringlinge ermöglicht.“

Amybidium apalachians-Zellen werden auf DNA (in Blau, zeigt den Zellkern) und Aktin (in Grün) gefärbt, wodurch die Zellmembranen beim Zellbildungsschritt in der Kolonie hervorgehoben werden. Urheberrecht: Alex de Mendoza

Darüber hinaus bieten die Ergebnisse der Amoebidium-Forscher interessante Parallelen zur Interaktion unseres Genoms mit Viren. Ähnlich wie Amöbidium sind in der DNA von Menschen und anderen Säugetieren Überreste alter Viren, sogenannte endogene Retroviren, eingebettet. Während früher angenommen wurde, dass es sich bei diesen Rückständen um „inaktive DNA“ handelt, könnten einige von ihnen jetzt nützlich sein. Allerdings sind endogene Retroviren im Gegensatz zu den in Amöbidium vorkommenden Riesenviren viel kleiner und das menschliche Genom viel größer. Zukünftige Forschungen können diese Ähnlichkeiten und Unterschiede untersuchen, um die komplexe Interaktion zwischen Viren und komplexen Lebensformen zu verstehen.

Referenz: „DNA-Methylierung ermöglicht wiederkehrende Inzucht von Riesenviren bei einem tierischen Verwandten“ von Luke A. Sari und Iana F. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marin Oliveta, Hiroshi Suga, Omaya Dodin, Arnau Sepe Pedros und Alex de Mendoza, 12. Juli 2024, Wissenschaftlicher Fortschritt.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406