(Graham Beards/Wikipedia/CC BY-SA 3.0) 
Beim Durchsuchen einer Suppe von Genen aus vielen Umgebungen, darunter menschlicher Speichel, Tierkot, Seen, Krankenhäuser, Böden und mehr, haben Forscher Hunderte von Riesen gefunden Viren - einige mit Fähigkeiten, die man bisher nur im Zellleben gesehen hat.
Das internationale Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of California in Berkeley hat völlig neue Gruppen von Riesenphagen (Viren, die Bakterien infizieren) entdeckt und 351 Gensequenzen zusammengesetzt.
Darin fanden sie Gene, die für unerwartete Dinge kodieren, darunter Teile der Zellmaschinerie, die DNA-Anweisungen zum Aufbau von Proteinen liest und ausführt, auch bekannt als Übersetzung .
„Sie verfügen über eine ungewöhnliche Anzahl von Komponenten der Übersetzungsmaschinerie, die man bei einem typischen Gerät nicht findet.“ Virus „, sagten die Mikrobiologen Basem Al-Shayeb und Jill Banfield von der UC Berkeley gegenüber Energyeffic.
Der Translationsprozess findet in molekularen Strukturen statt, die als Ribosomen bekannt sind, und die Forscher fanden tatsächlich Gene, die für einige ihrer Komponenten kodieren – ribosomale Proteine .
„Typischerweise unterscheidet sich Leben vom Nicht-Leben dadurch, dass es Ribosomen und die Fähigkeit zur Übersetzung gibt; „Das ist eines der wichtigsten Unterscheidungsmerkmale, das Viren und Bakterien, Nichtleben und Leben trennt“, sagte der mikrobielle Ökologe Rohan Sachdeva von der UC Berkeley.
„Einige große Phagen verfügen über viele dieser Translationsmechanismen, daher verwischen sie die Grenze ein wenig.“
Das Team fand auch Sequenzen für CRISPR Systeme, die zufällig auch das „Immunsystem“ sind, das Bakterien gegen Viren einsetzen, genau das gleiche System, das wir Menschen für unsere eigenen Genmanipulationszwecke kooptiert haben.
Die neu entdeckten Viren haben alle mehr als 200.000 Genome Basenpaare lang, während die durchschnittliche bekannte Phagengröße eher bei 52.000 Basenpaaren liegt.
Einige vom Team identifizierte Phagengenome waren wahre Whopper; Die Forscher haben eine Gruppe Whopperphage genannt und die anderen neun neuen Gruppen nach dem Wort „groß“ in den verschiedenen Sprachen der beitragenden Autoren benannt.
„Die Genome dieser Phagen sind mindestens viermal so groß wie die eines typischen Phagen, und der größte ist 15-mal größer – 735.000 Basen DNA“, sagten Al-Shayeb und Banfield.
Es wird angenommen, dass diese größeren Phagen infizieren Bacteroidetes , eine Gruppe von Bakterien, die in unserer Umwelt weit verbreitet sind, vom Boden bis zu unserem Darm.
Die Genome dieser kräftigen Phagen sind groß genug, um denen kleiner Bakterien Konkurrenz zu machen, aber die Amöben-infizierenden Pandoraviren tragen immer noch den Titel das größte virale Genom bei 2,5 Millionen Basenpaaren.
„Große Phagen wurden schon einmal gefunden „Aber es waren punktuelle Funde“, sagte Sachdeva sagte das Innovative Genomics Institute . „Was wir in dieser Arbeit herausgefunden haben, ist, dass sie im Wesentlichen allgegenwärtig sind. Wir finden sie überall.'
Wie andere Phagen injizieren diese Chonker ihre DNA in ihren bakteriellen Wirt und kapern die Genreplikationsausrüstung des Opfers, um Kopien von sich selbst anzufertigen.
Die Forscher vermuten, dass die Riesen währenddessen auch einige ihrer zusätzlichen Gene nutzen, um frühe Phasen der Translation innerhalb der Bakterien zu entgleisen und die Proteinproduktion auf ihre eigenen Bedürfnisse umzulenken. Eine solche Kontrolle der Proteinbildung hat wurde auch bei tierischen Viren beobachtet .
Al-Shayeb erklärte, dass Riesenphagen ihr CRISPR-System für den Phagen-gegen-Phagen-Krieg nutzen, indem sie gezielt auf konkurrierende Viren abzielen, die versuchen, dasselbe Wirtsbakterium zu infizieren. Eine Studie vom letzten Jahr zeigt, wie einige Phagen dieses System nutzen, um Anti-Phagen-Maßnahmen zu vereiteln, die ihre Wirtsbakterien möglicherweise anwenden.
Ein riesiger Phagen (Subjekt 26), der ein Bakterium infiziert und seine Reaktion auf andere Phagen manipuliert. (Jill Banfield Lab/UC Berkeley)
„Der Eindruck, den wir bei der Betrachtung dieser großen Genome haben, ist, dass Phagen viele verschiedene Gene und Wege erworben haben – einige davon können wir vorhersagen, andere nicht, um während der Infektion wirklich die Kontrolle über die Funktion des Bakterienwirts zu übernehmen.“ Banfield sagte das Innovative Genomics Institute .
Während wir mehr über die Verbindungen zwischen unseren erfahren körperlich Und Psychische Gesundheit und das Mikroben Wenn wir unseren Körper und unsere Umgebung mit uns teilen, ist es klar, dass das, was sie beeinflusst, auch tiefgreifende Auswirkungen auf uns haben kann.
„Es ist auch bekannt, dass Phagen Gene für bakterielle Toxine und Antibiotikaresistenzen zwischen Bakterien übertragen, die zur Krankheit beitragen“, sagte Al-Shayeb.
„Da auf uns und in uns sowohl schädliche als auch nützliche Bakterien leben, ist es von großem Wert zu verstehen, welche Arten von Phagen bei Menschen und Tieren mit ihnen koexistieren und wie sie diese Umgebungen beeinflussen.“
Die Forscher gehen davon aus, dass die interessanten CRISPR-Systeme, über die einige dieser Phagen verfügen, das Potenzial haben könnten, uns bei der Kontrolle unseres eigenen Mikrobioms zu helfen, indem sie die Funktion von Bakterien verändern oder störende Bakterien eliminieren.
Sie hoffen nun, einige dieser Whopper-Phagen im Labor zu züchten, um mehr über diese phagenassoziierten CRISPR-Systeme zu erfahren und „ihre Rolle zu entdecken und ihren Wert bei der Genombearbeitung zu testen“, so Al-Shayeb und Banfield.
Der Biochemiker Christoph Weigel, der nicht an der Studie beteiligt war, auf Twitter vorgeschlagen dass das Papier „starke Unterstützung“ dafür bietet, Viren als lebende „Virozellen“ zu betrachten.
„Diese riesigen Phagen schließen die Lücke zwischen nicht lebenden Bakteriophagen einerseits und Bakterien und Archaeen.“ erklärte Banfield .
„Es scheint definitiv erfolgreiche Existenzstrategien zu geben, die Hybriden zwischen dem sind, was wir als traditionelle Viren bezeichnen, und traditionellen lebenden Organismen.“
Was auch immer diese enorme Erweiterung unseres Wissens über die virale Artenvielfalt sonst noch mit sich bringt, sie löst bereits weitere Impulse aus Diskussion darüber, was es bedeutet, am Leben zu sein .
Diese Studie wurde veröffentlicht in Natur .