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Das größte Virus der Welt wurde gerade aus dem 34.000 Jahre alten Permafrost auferweckt

Tief im sibirischen Permafrost, fast 100 Fuß unter dem gefrorenen Boden, ruhte er jahrhundertelang. Oberirdisch zogen sich die Gletscher zurück, alte Menschen trafen ein und schließlich entwickelte sich die Zivilisation.

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Jetzt wurde es dank eines französischen Wissenschaftlerteams aufgetaut und wiederbelebt. Es ist ein Virus und seine zombieähnliche Auferstehung zeigt, dass die Mikroben weitaus länger bestehen können, als Wissenschaftler es sich bisher vorgestellt haben.

Zehntausende von Jahren blieb das Virus vollständig gefroren. Die Mikrobe war jedoch nicht ganz tot - zum Teil, weil ein Virus nach biologischen Maßstäben nicht wirklich als lebendig bezeichnet werden kann. Alle Viren benötigen Wirtszellen, um sich zu vermehren, und zwischen den Fortpflanzungszyklen bestehen sie als inertes Partikel, Virion genannt, ungefähr analog zum Samen einer Pflanze.

Im Jahr 2000 trafen die Wissenschaftler unter der Leitung von Jean-Michel Claverie und Chantal Abergel vom Mediterranean Institute of Microbiology in Anyuysk, einer abgelegenen Stadt in Sibiriens Region Chukotka, ein, um in bisher unerforschten Umgebungen nach neuen Viren zu suchen. Zuvor war spekuliert worden (und seitdem nachgewiesen worden), dass Organismen für Zehntausende von Jahren eingefroren und dann erfolgreich wiederbelebt werden könnten. Die Forscher bohrten daher tief in einen Aufschluss von dauerhaft gefrorenem Boden entlang des Ufers des Anuy-Flusses, um nach Organismen zu suchen für einige.

Russland map.jpg Die rot dargestellte Region Chukotka, in der die Wissenschaftler Permafrost probierten. (Bild über Wikimedia Commons / Marmelad)

Sie behandelten den Kern des gefrorenen Bodens, den sie mit äußerster Sorgfalt extrahierten, und beschichteten seine Außenseite mit Alkohol, um Verunreinigungen zu beseitigen. Anschließend nahmen sie eine winzige Bodenprobe aus der Mitte und lagerten sie in einem sterilen Beutel. Mithilfe der Radiokarbon-Datierung datierten die Wissenschaftler das Alter des Bodens auf 34.000 bis 37.000 Jahre.

Jahre vergingen und die Wissenschaftler analysierten schließlich die Probe zusammen mit anderen. Mehr als ein Jahrzehnt später haben sie endlich bekannt gegeben, dass sie tatsächlich einen lebensfähigen Virus in der Permafrostprobe gefunden haben - und dies ist weitaus ungewöhnlicher als erwartet.

"Wir haben vermutet, dass Virionen zumindest so lange ansteckend bleiben können", sagt Claverie. "Die Überraschung war eher die Tatsache, dass es sich um einen riesigen Virus handelte, der sich von den bisherigen [modernen] Viren völlig unterschied."

Bis 2003 wurde angenommen, dass alle Viren winzig waren - unter einem normalen Lichtmikroskop völlig unsichtbar und ein Bruchteil der Größe der meisten Bakterienzellen. Seitdem wurden mehrere Riesenviren entdeckt, darunter Pandoraviren, die Claverie und Abergel in einer vor der chilenischen Küste gesammelten Wasserprobe entdeckten, die den Größenrekord mit einer Länge von etwa einem Mikrometer oder einem Tausendstel Millimeter aufwies.

Aber ihr neues Virus Pithovirus sibericum, das in einem heute in Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Artikel beschrieben wurde , ist erstaunlich 1, 5 Mikrometer lang und zwischen 10 und 100 Mal so groß wie das Virus durchschnittlicher Größe. Unter einem Mikroskop ist es leicht als Oval zu erkennen, das von einem dunkelschwarzen Umschlag mit einem perforierten Stopfen umrandet ist, der etwa die Größe einer Bakterienzelle hat.

virus detail.jpg Detaillierte Mikroskopansichten des Virus: A konzentriert sich auf seinen perforierten Stopfen; B einen Querschnitt zeigt, wobei der Pfeil auf eine rohrförmige Struktur in der Mitte zeigt; C zeigt eine Draufsicht auf den Stecker; D zeigt eine Unteransicht des gegenüberliegenden Endes des Virus. (Mit freundlicher Genehmigung von Julia Bartoli und Chantal Abergel, IGS und CNRS-AMU)

Es stellt keine Gefahr für den Menschen dar, da es ausschließlich einzellige Organismen, sogenannte Amöben, infiziert - etwas, was die Wissenschaftler entdeckten, als sie die Mikrobe aus ihrer inerten Virionform wiederbelebten, indem sie sie aufwärmten und mit lebenden Amöben in eine Petrischale legten. Nach seiner Wiederbelebung drang das Virus in die Amöbenzellen ein, entführte die Stoffwechselmaschinerie der Zellen, um viele Kopien von sich selbst zu erstellen, spaltete die Zellen auf, tötete sie und befreite sich, um weitere Zellen zu infizieren.

Bisher bekannte Riesenviren infizieren auch Amöben, wahrscheinlich, weil es so einfach ist, in sie einzudringen. Amöben ernähren sich durch Phagozytose und verschlingen mit ihren Zellmembranen Partikel und Organismen. Damit ein riesiger Virus in eine Amöbe eindringen kann, muss er sich selbst verschlingen. Da die meisten menschlichen und anderen Tierzellen keine Partikel auf diese Weise aufnehmen, müssen Viren, die uns infizieren, im Allgemeinen komplexere Eingabemethoden anwenden, die eine solch enorme Größe verhindern.

Für die Wissenschaftler ist der wichtigste Aspekt der neuen Entdeckung, was sie fanden, als sie die DNA des Virus isolierten und seine Gene sequenzierten. "Seine Genomgröße ist viel kleiner als von der Partikelgröße erwartet, nur 500 Gene", sagt Claverie, "wo die beiden anderen Familien der Riesenviren mehr als tausend haben." Darüber hinaus ähnelt der Replikationsprozess des neuen Virus viel eher dem von Viren in Standardgröße als den anderen Riesenviren, weshalb Claverie ihn als eine Art "Brücke" zwischen den Riesenviren und den traditionellen Viren beschreibt.

Bislang waren sich die beiden entdeckten Familien von Riesenviren (Megaviren und Pandoraviren) genetisch sehr ähnlich. Die Entdeckung eines radikal anderen Riesenvirus in einer zufällig ausgewählten Permafrostprobe deutet darauf hin, dass Riesenviren viel häufiger und vielfältiger sind als bisher angenommen.

Es gibt auch die Tatsache, dass dieses Virus mindestens 30.000 Jahre in gefrorenem Boden überlebt hat. Da Viren nicht an den meisten sich selbst erhaltenden Aktivitäten aller Lebensformen beteiligt sind (sie nutzen beispielsweise keine Energie, um ihren eigenen Stoffwechsel zu regulieren), ist es wahrscheinlich, dass sie in einem inerten Zustand viel länger überleben können als jede Lebensform. Wenn die einzige Grenze die Zeit ist, die ihre DNA bestehen kann, ist es möglich, dass sie mehrere Millionen Jahre überlebt, bevor sie durch natürliche Radioaktivität von der Erde irreparabel geschädigt wird. Claverie und Abergel untersuchen derzeit ältere Schichten von gefrorenem Boden auf der Suche nach noch älteren Viren.

Obwohl dieses spezielle Virus keine Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellt, wirft seine Entdeckung beunruhigende Fragen auf. "[Dies] ist eine gute Demonstration dafür, dass die Vorstellung, dass ein Virus vom Planeten" ausgerottet "werden könnte, einfach falsch ist und uns ein falsches Gefühl der Sicherheit gibt", sagt Claverie. Als die Arktis und die Subarktis wärmen, "bedeutet Bergbau und Bohren, dass zum ersten Mal seit Millionen von Jahren menschliche Siedlungen angesiedelt werden und diese uralten Schichten durchgraben werden. Wenn noch lebensfähige Virionen vorhanden sind, ist dies ein gutes Rezept für eine Katastrophe."

Das größte Virus der Welt wurde gerade aus dem 34.000 Jahre alten Permafrost auferweckt