Was zum Teufel ist das? Wissenschaftler stellen sich diese Frage jeden Tag, wenn sie herausfinden wollen, wie unterschiedliche Lebewesen miteinander verwandt sind. Die Antworten sind nicht einfach oder trivial. Biologische Zugehörigkeiten dienen nicht nur dazu, einen Katalog des Lebens zu erstellen, sondern auch zu verstehen, wie sich das Leben zu seinen vielen Formen entwickelt hat.

Viren sind ein ausgezeichnetes Beispiel. Sie stellen ein Problem für Biologen dar, weil sie keine Zellen haben und daher nicht in eine der drei Hauptgruppen oder "Domänen" des Lebens fallen, die alle anderen Organismen haben - Bakterien, Archaeen (eine andere Form von Mikroben) und Eukaryoten (Pflanzen, Tiere und Pilze, unter anderem). Einige Wissenschaftler argumentieren, dass Viren nicht als lebende Organismen gelten und besser als bösartiges genetisches Material angesehen werden, das sich nicht selbst reproduzieren kann und Wirtszellen entführen muss. Andere glauben, dass Viren aus zellulären Organismen entstanden sind und somit als vierte Domäne des Lebens gelten.

Letztere Theorie wurde durch die Entdeckung vor einem Jahrzehnt von gigantischen Viren, die zellulären Lebensformen ähnlicher sind. Aber eine neue Studie, in der Zeitschrift Science veröffentlichtAuf den Genomen dieser Riesenviren wird diese Idee in Frage gestellt. Werden die Wissenschaftler also immer wieder nach den Ursprüngen von Viren suchen müssen?

Viren sind winzige, minimalistische Wesen, die sich aus den Nuancen des Zelllebens befreien. Sie sind normalerweise zusammengesetzt aus genetisches Material (DNA oder seine molekulare Cousin-RNA), oft umgeben von einer Proteinhülle, die Kapsid genannt wird, manchmal mit zusätzlichen Schichten, die von einer Wirtszelle aufgenommen wurden. Viren können sich nur innerhalb einer Wirtszelle replizieren, indem sie ihren Stoffwechsel hacken, und jede Lebensdomäne wird von verschiedenen Versionen dieser zellulären Hausbesetzer infiziert.

Diese enorme Abhängigkeit von Wirtszellen treibt sie an Grenzen der Definition des Lebens, einige betrachten sie als lebendig und andere als tot. Es ist kein Wunder, dass die meisten Zombie-Geschichten einen Virus beinhalten. Vielleicht wäre es einfacher, Viren als Untote zu betrachten. Die große Frage ist: Woher kommen sie?

Konkurrierende Theorien versuche zu erklären, wie sich Viren entwickelt haben. Man stellt Viren als Nachkommen einer alten Linie von Zellorganismen dar, die in anderen Zellen lebten und ihre Struktur im Laufe der Zeit vereinfachten. Dies würde sie zu den einzigen Überlebenden eines lange verschollenen vierten Lebensbereichs machen, der die Zellorganisation hinter sich ließ. Wenn sich Viren aus lebenden Organismen entwickeln, wäre es sinnvoll, sie als lebendig zu betrachten.

Schurkenagenten

Eine andere Theorie schlägt vor, dass Viren als bösartige genetische Agenzien begannen, Vaganten im Genom, die ihrer zellulären Beschränkung entkamen. Sie könnten damit verwandt sein springende Gene das kann sich aus einem Genom kopieren oder schneiden und sich dann in andere Teile der DNA einfügen. In diesem Fall wären Viren das Ergebnis von molekularen Unfällen, die evolutionär stabil wurden. Das würde bedeuten, dass sie niemals vollständige lebende Organismen waren, so wie ein Computervirus kein kompletter Computer ist.

Beide Vorschläge haben ihre Mängel. Der erste erklärt nicht, wie einfach Viren sind. Es gibt keine anderen bekannten Organismen mit diesem extremen Grad der Vereinfachung. Auf der anderen Seite erklärt die zweite Theorie nicht, warum Viren so viel komplexer sind als andere mobile genetische Elemente, von denen nichts mit einer Kapsidhülle vergleichbar ist.

Dann, in 2004, Wissenschaftler entdeckte eine Art Riesenvirus (oder "girus"), die den Ausschlag zugunsten von Viren mit zellulärem Ursprung zu geben schien. Sie werden aus gutem Grund Riesen genannt. Einige sind zehnmal größer in Größe und Genomlänge als unser geliebter Grippevirus und haben so viele 2,500-Gene verglichen mit Influenza mageren 11.

Dieses zusätzliche genetische Material enthält Anweisungen für die Herstellung von Proteinen, etwas, das bei anderen Viren fehlt, aber in allen anderen Lebensformen vorhanden ist. Das molekulare System ist nicht vollständig und Greise müssen immer noch in Zellen eindringen, um mehr Greise zu machen. Aber einige Forscher vorgeschlagen dass diese Gene Reste einer zellulären Vergangenheit sein könnten, die die Existenz einer vierten Domäne des Lebens unterstützen.

Auf der anderen Seite macht die sperrige genetische Natur von Viren sie anfällig für die Aufnahme von Genen aus anderen Organismen. Dies hat dazu geführt andere zu streiten dass all diese zusätzlichen Gene in Greisen Produkte des evolutionären Diebstahls sind.

Riesiges Problem

Jetzt a neue Studie hat die "geborgte" Natur all dieser Gene in Viren bestätigt. Die Forschung nutzt die fortschrittlichsten Methoden, die Next Generation Sequencing (NGS), um DNA aus einer Kläranlage in Klosterneuburg, Österreich, zu extrahieren. In den letzten Jahren NGS-basierte Studien habe unzählige entdeckt neue Arten der Lebensformund in diesem Fall hat NGS eine völlig neue Linie von Riesenviren, den Klosneuviren, enthüllt.

Unter allen Greisen haben Klosneuviren die größte Menge an Genen, die an der Herstellung von Proteinen beteiligt sind. Durch den Vergleich der Genome verschiedener Riesenviren und die sorgfältige Rekonstruktion ihrer Evolution zeigen die Forscher überzeugend, dass die proteinbildende Maschinerie in diesen Greisen eine relativ neue genetische Ergänzung ist - nicht die Reste eines größeren Ahnengenoms.

Die Studie argumentiert, dass die Wirtszellen, die diese Viren zu kapern versuchten, möglicherweise eine Verteidigungsstrategie entwickelt haben, die darauf basiert, Proteine ​​von den Eindringlingen zu verstecken. Dann passten sich die Viren an, indem sie einige dieser Gene in ihr Genom integrierten. Die Forscher schlussfolgern, dass die in dieser Studie analysierten Riesenviren sich mehrfach aus kleineren Viren entwickelt haben, was die aus zellulären Lebensformen entstandene Idee zurückweist.

Die neuen Beweise töten jedoch Viren nicht vollständig. Neue Knäuel im Baum des Lebens werden jeden Tag entdeckt, und ein neuer Befund könnte immer noch eine Verbindung zwischen zellulärem und azellularem Leben schaffen - oder das Gegenteil beweisen. Bis dahin werden wir über die Natur des Lebens, die Beziehung zwischen Zombies und Viren nachdenken und uns fragen, "Was zum Teufel ist das?"

Über den Autor

Jordi Paps, Dozent, Schule für biologische Wissenschaften, Universität von Essex

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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