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News: Einbrecher mit Reparaturwerkzeug

Vireninfektionen sind meistens unangenehm - auch für Bakterien. Doch ein Virus scheint zunächst etwas Gutes im Schilde zu führen: Es repariert den beschädigten Photosyntheseapparat von Cyanobakterien - und nutzt damit den Stoffwechsel seines Wirtes aus.
Bakteriophage S-PM2
Sie gelten als Erfinder der Photosynthese und tragen auch heute noch einen beträchtlichen Teil zur Sauerstoffproduktion auf der Erde bei: Cyanobakterien, von manchen immer noch fälschlicherweise als "Blaualgen" bezeichnet. Unter günstigen Bedingungen können sie sich massenhaft vermehren und die Wasseroberflächen von Meeren und Seen intensiv grün färben.

Wie viele andere Mikroorganismen auch, gelten Cyanobakterien als äußerst genügsam und anpassungsfähig. Doch mitunter wird es auch ihnen zu viel: Zu starke Sonneneinstrahlung schädigt einen Teil ihres Photosyntheseapparats, das Photosystem II, das die photolytische Spaltung des Wassers bewirkt und Sauerstoff freisetzt. Zunächst versuchen die Bakterien, die Schädigungen zu reparieren, doch irgendwann versagt auch diese Notmaßnahme, sodass die Photosynthese eingestellt werden muss.

Doch nicht nur mit zu viel Licht müssen sich Cyanobakterien herumplagen, auch Viren, genauer gesagt Bakteriophagen, können ihnen das Leben schwer machen. Diese Krankheitserreger dringen in die Zellen ein und nutzen deren Stoffwechsel für die eigene Vermehrung.

Gelangt so ein Virus in eine Bakterienzelle, deren Stoffwechsel durch zu viel Licht auf Sparflamme läuft, hat es ein Problem: Die eroberte Wirtszelle verweigert aufgrund der Photoinhibition die Zusammenarbeit. Doch dafür haben die Viren eine Gegenmaßnahme erschaffen, wie Nicholas Mann und seine Kollegen von der britischen University of Warwick jetzt herausgefunden haben.

Die Forscher haben das Genom des Phagen S-PM2 analysiert, der sich auf die marine Cyanobakteriengattung Synechococcus spezialisiert hat. Dabei machten sie eine überraschende Entdeckung: Im Virusgenom befand sich die Bauanleitung für die beiden Proteine D1 und D2 – und diese Proteine sind Schlüsselkomponenten des bakteriellen Photosystems II.

Vermutlich hat sich ein Phage, so nehmen die Forscher jedenfalls an, die bakteriellen Gene für die Photosyntheseproteine einst einverleibt. Seine Nachfahren können damit jetzt den beschädigten Photosyntheseapparat einer eroberten Wirtszelle reparieren, so den stillgelegten bakteriellen Stoffwechsel wieder in Gang setzen und für die eigene Vermehrung ausnutzen.

"Unsere Ergebnisse bedeuten, dass ein Teil der Photosynthese im Ozean durch Viren vermittelt wird", betont Mann. "Eine faszinierende Idee, wenn man bedenkt, dass etwa 45 Prozent des Sauerstoffs, den wir atmen, von den Ozeanen stammt."

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