Hunderttausende neue Arten von Viren im Ozean gefunden • Alexander Markov • Science News zu den "Elementen" • Genetik, Lebenswissenschaften

Im Ozean fanden Hunderttausende neue Arten von Viren

Punkte, an denen Proben für die virologische Metagenomanalyse entnommen wurden. Die Rechtecke zeigen Bereiche – Arktis, Sargassosee (SAR), Golf von Mexiko (GOM), British Columbia (BBC), sowie die Anzahl der Punkte und Proben, Daten und Tiefen. Abb. aus dem Artikel in Frage PLoS Biologie

Mikrobiologen und Genetiker aus den Vereinigten Staaten und Kanada veröffentlichten die Ergebnisse der ersten groß angelegten Studie über Viren im Ozean. Die Arbeit wurde mit der Methode der metagenomischen Analyse – der totalen Isolierung von den DNS-Proben und seinem Vergleich mit den existierenden genetischen Datenbanken durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass Hunderttausende DNA-haltige Viren im Ozean leben, von denen die meisten der Wissenschaft unbekannt sind. Marine Viren können eine wichtige Rolle im planetaren Kreislauf von Genen, Materie und Energie spielen.

Diese Studie öffnete die Tür zu einer neuen, bisher fast unbekannten Welt – der Welt der Meeresviren. Insgesamt wurden 184 Meerwasserproben in einer Tiefe von 0 bis 3246 m an 68 Punkten in der Sargassosee, im Golf von Mexiko, im Arktischen Ozean und im Pazifischen Ozean vor der Küste von British Columbia gewonnen.

Virale Partikel wurden filtriert und dann wurde DNA daraus extrahiert. Mehr als 91% der auf diese Weise nachgewiesenen viralen DNA-Fragmente gehören zu Arten, die der Wissenschaft, genauer gesagt Spezies, unbekannt sindderen genomische Sequenzen fehlen noch in den Datenbanken. Fast alle diese Viren sind DNA-enthaltende Bakteriophagen, das heißt Parasiten von Bakterien. In einer Probe aus der Sargasso-See herrschten beispielsweise unter den "bekannten" Viren Phagen, die in Cyanobakterien parasitiert waren (blau-grüne Alge). Prochlorococcus (Dieses Cyanobakterium ist sowohl der zahlreichste als auch der kleinste photosynthetische Organismus der Welt).

Die meisten marinen DNA-haltigen Viren speichern ihre Erbinformationen in Form von doppelsträngiger DNA (wie alle zellulären Lebensformen), aber unter ihnen wurden einzelsträngige Formen gefunden (einzelsträngige DNA-Phagen) bezogen auf die Familie Microviridae. Bislang wurden einzelsträngige DNA-Viren im Meerwasser nicht gefunden.

Obwohl viele marine Viren sehr weit verbreitet sind (sie wurden in den meisten Proben aus allen vier Gebieten gefunden), unterscheiden sich die Regionen dennoch stark in ihrer viralen Fauna. Offensichtlich ähnelt die virale Biogeographie der Biogeographie von zellulären Organismen. Zum Beispiel stellte sich für Viren die allgemeine biogeographische Regel als ziemlich gerecht heraus, nach der je mehr die Entfernung zwischen zwei Regionen, desto geringer ist ihre faunistische Ähnlichkeit im Durchschnitt.Die Regel des "Breitengradienten" wurde ebenfalls bestätigt: je näher am Äquator, desto höher die Anzahl der Arten in der Gemeinde. Dies ist natürlich hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass bestimmte Viren auf bestimmte Wirtsbakterien beschränkt sind.

Allerdings wurde die am weitesten verbreitete Virusgemeinschaft (129.000 verschiedene virale Genotypen) nicht in der Nähe des Äquators (Golf von Mexiko) gefunden, sondern vor der Küste von British Columbia. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass es einen aufsteigenden Meeresströmung (Auftrieb) gibt, der Nährstoffe aus den Tiefen des Ozeans an die Oberfläche hebt. In solchen Bereichen gibt es immer einen außergewöhnlichen Aufruhr des Lebens. Der am wenigsten vielfältige Komplex von Viren (532 Genotypen) ist charakteristisch für den Arktischen Ozean. Die Gesamtzahl der Virustypen in den Ozeanen sollte laut Wissenschaftlern mindestens mehrere hunderttausend betragen. Die Dichte der Viruspopulation in den Oberflächenschichten des Ozeans scheint in Hunderten von Millionen Viruspartikeln pro Liter Wasser gemessen zu werden.

Von Bakterium zu Bakterium "wandern" Phagen oft mit sich selbst Fragmente des Bakteriengenoms und fördern dadurch den horizontalen Austausch von Genen, auch zwischen verschiedenen Arten von Bakterien.Phagen sind auch in der Lage, die Biologie ihrer Wirte stark zu verändern – Bakterien: Zum Beispiel unterscheiden sich einige pathogene und harmlose Bakterienstämme nur durch in ihr Genom eingebaute Phagen (Phagen, die in das Genom des Bakteriums eingefügt werden und zeitweilig zu ihrem integralen Bestandteil werden), die als "Prophagen" bezeichnet werden. ). Durch die Beeinflussung der Evolution und der Umwelteigenschaften von Meeresbakterien können Phagen eine wichtige Rolle in der globalen Zirkulation von Materie, Energie und Genen spielen.

Es sollte beachtet werden, dass die Analyse nur eine große Gruppe von Viren betroffen hat, nämlich DNA-enthaltende Viren. Die von den Autoren verwendeten Methoden erlaubten ihnen nicht, RNA-haltige Viren aus Meerwasser zu isolieren. Es ist bekannt, dass sie auch im Meer existieren, aber ihre Anzahl und Vielfalt wurde noch nicht geschätzt.

Quelle: Florent E. Angly et al. Die Meeresviren von vier Ozeanregionen // PLoS Biologie. 2006. Band 4. Ausgabe 11. P. e368.

Zu Studien, die mit Hilfe der Metagenomanalyse durchgeführt wurden, siehe auch:
1) Darmflora macht aus einer Person einen "Superorganismus", "Elemente", 09.06.2006.
2) Symbiotische Bakterien ersetzten den Meereswurm durch Verdauungsorgane und Ausscheidungen, Elements, 19. September 2006.

Alexander Markow


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