In Ökosystemen auf der ganzen Welt lauern riesige bakterientötende Viren, von heißen Quellen bis hin zu Süßwasserseen und Flüssen. Jetzt hat eine Gruppe von Forschern einige dieser sogenannten Bakteriophagen entdeckt, die so groß und so komplex sind, dass sie nach neuen Erkenntnissen die Grenze zwischen Leben und Nichtleben verwischen.
Bakteriophagen, kurz "Phagen", sind Viren, die spezifisch Bakterien infizieren. Phagen und andere Viren gelten nicht als lebende Organismen, da sie ohne die Hilfe und die zelluläre Maschinerie eines anderen Organismus keine biologischen Prozesse ausführen können.
Das bedeutet nicht, dass sie harmlos sind: Phagen sind Haupttreiber für Veränderungen im Ökosystem, da sie Bakterienpopulationen zum Opfer fallen, ihren Stoffwechsel verändern, Antibiotikaresistenzen verbreiten und Verbindungen tragen, die bei Tieren und Menschen Krankheiten verursachen, so die Forscher in einer neuen Studie , veröffentlicht am 12. Februar in der Zeitschrift Nature.
Um mehr über diese hinterhältigen Invasoren zu erfahren, durchsuchten die Forscher eine DNA-Datenbank, die sie aus Proben erstellt hatten, die sie und ihre Kollegen aus fast 30 verschiedenen Umgebungen auf der ganzen Welt gesammelt hatten Laut einer Aussage eine tibetische heiße Quelle.
Aus dieser DNA entdeckten sie 351 riesige Phagen, deren Genom vier- oder mehrmal größer war als das durchschnittliche Genom der Phagen. Unter diesen befand sich der größte bisher gefundene Phage mit einem Genom von 735.000 Basenpaaren - den Nukleotidpaaren, aus denen die Sprossen der "Leiter" -Struktur des DNA-Moleküls bestehen - oder fast 15-mal größer als der durchschnittliche Phage. (Das menschliche Genom enthält ungefähr 3 Milliarden Basenpaare.)
Diese Phagen sind "Hybride zwischen dem, was wir als traditionelle Viren und traditionelle lebende Organismen betrachten", wie Bakterien und Archaeen, Seniorautorin Jill Banfield, Universität von Kalifornien, Berkeley, Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften sowie für Umweltwissenschaften, Politik und Politik Management, sagte in der Erklärung. Das Genom dieses riesigen Phagen ist laut Aussage viel größer als das Genom vieler Bakterien.
Die Autoren fanden heraus, dass viele der Gene für Proteine kodierten, die uns noch unbekannt sind. Sie fanden heraus, dass die Phagen eine Reihe von Genen hatten, die nicht typisch für Viren, sondern typisch für Bakterien sind. Einige dieser Gene sind Teil eines Systems, mit dem Bakterien Viren bekämpfen (und wurden später vom Menschen angepasst, um Gene zu bearbeiten, eine Technik namens CRISPR-Cas9).
Wissenschaftler wissen es nicht genau, aber sie glauben, dass das CRISPR-System der Phagen das CRISPR-System der Bakterien stärkt, sobald diese Phagen ihre DNA in Bakterien injizieren. Auf diese Weise könnte das kombinierte CRISPR-System dazu beitragen, andere Phagen anzuvisieren (die Konkurrenz loszuwerden).
Darüber hinaus fanden sie heraus, dass einige der Phagen Gene hatten, die für Proteine kodierten, die für die Funktion von Ribosomen notwendig sind - eine zelluläre Maschine, die genetisches Material in Proteine umwandelt (die Proteine sind die Moleküle, die die Anweisungen der DNA ausführen). Diese Proteine kommen normalerweise nicht in Viren vor, aber laut Aussage in Bakterien und Archaeen.
Einige dieser neu entdeckten Phagen können laut Aussage auch die Ribosomen in ihrem Bakterienwirt verwenden, um mehr Kopien ihrer eigenen Proteine anzufertigen.
"Typischerweise ist das, was das Leben vom Nichtleben trennt, das Vorhandensein von Ribosomen und die Fähigkeit zur Translation. Dies ist eines der Hauptmerkmale, die Viren und Bakterien, das Nichtleben und das Leben voneinander trennen", so Co-Hauptautor Rohan Sachdeva, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter an der UC Berkeley, sagte in der Erklärung. "Einige große Phagen haben viel von dieser Translationsmaschinerie, so dass sie die Linie ein wenig verwischen."
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