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Mikrobiologie: Ein alter Begleiter

Nicht Fisch, nicht Fleisch - so könnte man Viren charakterisieren: Sie gehören irgendwie zum Leben dazu, es fehlen ihnen aber einige Eigenschaften der belebten Natur. Seit wann gibt es diese vagabundierenden Genfähren?
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Adolf Mayer stand vor einem Rätsel. Ende der 1870er Jahre suchte der deutsche Wissenschaftler verzweifelt nach dem Erreger der Tabak-Mosaik-Krankheit, bei der die Blätter von Tabakpflanzen typische mosaikartige Flecken zeigen. Die Krankheit war ansteckend, aber Mikroben konnte Mayer nicht finden.

Auch der russische Mikrobiologe Dimitri Iwanowski, der 1892 nachwies, dass der Erreger einen bakteriendichten Filter passieren kann, glaubte noch an winzige Mikroben als Ursache der Krankheit. Erst im Jahr 1935 gelang dem amerikanischen Biochemiker Wendell Stanley die Isolation und Kristallisation des Tabakmosaikvirus' – was ihm 1946 den Nobelpreis für Chemie bescherte.

Inzwischen kennt die Wissenschaft zahlreiche Viren, doch die vagabundierenden Genvehikel, die sich irgendwo im Nebel zwischen belebter und unbelebter Natur aufhalten, geben immer noch Rätsel auf: Woher kommen sie, und seit wann plagen sie als Parasiten ihre Opfer? Da sie ohne Wirt nicht existieren, können sie erst entstanden sein, nachdem sich die erste Zelle des Lebens geteilt hat. Dummerweise hinterlassen Viren keine Spuren; es gibt keine Fossilien, welche die Frage nach dem Ursprung beantworten könnten.

Doch vielleicht sind George Rice und seine Kollegen jetzt auf ein "lebendes Fossil" gestoßen – soweit dieser Ausdruck auf Viren überhaupt anwendbar ist. Denn der Mikrobiologe von der Montana State University fahndete bei Archaea nach archaischen Viren – mit Erfolg.

Archaea, einst auch "Archaebakterien" genannt, sind für die Suche nach ursprünglichen Viren besonders interessant, stellen doch diese Mikroorganismen vermutlich die Nachfahren der Zellen da, welche die ersten Schritte des Lebens gewagt haben. Heutzutage werden sie von ihren entfernten Geschwistern, den Bacteria, weit in den Schatten gestellt und haben sich daher in extreme Lebensräume zurückgezogen.

Einer dieser Spezialisten hört auf den Namen Sulfolobus solfataricus und fühlt sich erst bei Temperaturen über 80 Grad Celsius und bei einem pH-Wert zwischen 2 und 4 so richtig wohl. Rice und seine Kollegen konnten nun aus Kolonien dieser Spezies, die sie aus den heißen Quellen des Yellowstone-Nationalparks isoliert hatten, einen bisher unbekannten Virus nachweisen und im Elektronenmikroskop sichtbar machen.

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STIV | Zeichnung (links) und elektronenmikroskopische Aufnahme (rechts) des Archaea-Virus STIV
Es handelt sich um ein DNA-Virus mit einer kugelförmigen, genauer gesagt ikosaedrischen Proteinhülle. Besonders auffallend sind die "Türmchen", die 13 Nanometer von der Hülle hervorragen und vielleicht – so vermuten die Forscher – für das Andocken an die Wirtszelle benötigt werden. Auf Grund dieser ungewöhnlichen Struktur nennen die Wissenschaftler das neue Virus STIV (Sulfolobus turreted icosahedral virus), also "betürmtes ikosaedrisches Sulfolobus-Virus".

Das Genom von STIV ähnelt anderen Viren nur sehr wenig, seine Proteine zeigen jedoch Verwandtschaften zu anderen Viren, wie beispielsweise den Adenoviren, dem Bakteriophagen PRD1, der sich auf das Darmbakterium Escherichia coli spezialisiert hat, oder dem Algenvirus PBCV-1. Die Forscher schließen daraus, dass es einen gemeinsamen Vorfahren dieser Viren gegeben haben muss – und dieser Vorfahre hat bereits sein Unwesen getrieben, bevor sich die drei Domänen des Lebens aufspalteten und fortan als Archaea, Bacteria und den kernhaltigen Eukarya getrennte Wege gingen.

Wann diese Aufspaltung geschah, wissen die Forscher nicht; sie muss jedoch vor mehr als drei Milliarden Jahren stattgefunden haben. Demnach könnten die Viren auf eine lange Evolutionsgeschichte zurückblicken – fast genauso lang wie das Leben selbst.

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