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Umwelt+Natur

Am Baum des Lebens gerüttelt

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Ein Mimivirus (Riesenvirus) befällt eine Amöbe. Credit: Professor Didier Raoult, Rickettsia Laboratory, La Timone, Marseille, France
Sind sie lebendig oder nur leblose parasitäre Biopartikel? – US-Forscher liefern nun starke Argumente dafür, dass auch Viren Lebewesen sind: Sie fanden bei sogenannten Riesenviren charakteristische Parallelen zu parasitären Mikroorganismen. Es handelt sich bei diesen Ähnlichkeiten um sehr archaische Proteinstrukturen. Deshalb gehen die Forscher davon aus, dass die Urformen der Viren bereits sehr früh in der Evolution entstanden. Anfangs besaßen sie möglicherweise noch komplexere Strukturen, die dann durch ihre parasitische Lebensweise zunehmend überflüssig wurden und verschwanden. Überbleibsel davon finden sich aber noch in den heutigen Riesenviren, glauben Gustavo Caetano-Anollés von der Universität University of Illinois und seine Kollegen.

Der fundamentale Unterschied zwischen Viren und Mikroorganismen wie Bakterien ist, dass erstere keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und sich nicht selbstständig vermehren können. Sie sind immer auf das Leben anderer angewiesen: Wie kleine Raumschiffe transportieren Viren die Erbinformation ihres eigenen Bauplans, entweder verpackt in eine Proteinhülle oder sozusagen nackt, von einer Zelle zur nächsten. Nachdem es seinen Bauplan in das Erbgut des Opfers eingeschleust hat, zwingt das Virus die befallene Zelle zur Produktion von weiteren Virus-Partikeln, die dann erneut auf Reise gehen. Wegen dieser Eigenschaften war die Zuordnung der Viren zum Leben stets eine umstrittene Definitionssache.

Bei einer speziellen Gruppe scheinen die klassischen Viren-Kriterien allerdings etwas zu verwischen, hatten frühere Studien bereits gezeigt: Die Riesenviren besitzen große Genome, die teilweise sogar die von einfachen Bakterienarten übertreffen. Die Komplexität dieser Viren umfasst sogar Enzyme, die an der Übersetzung des genetischen Codes in Proteine beteiligt sind. Ein überraschendes Ergebnis, denn Viren fehlen alle anderen bekannten Protein-Bausysteme. „Riesenviren besitzen eine ungewöhnliche Komplexität, die der von zellulären Lebewesen ähnelt?, sagt Caetano-Anollés. ?Wir wollten wissen, warum?.

Um in die Entwicklungsgeschichte der Viren zu blicken, verwendeten die Forscher um Caetano-Anollés eine raffinierte Methode: Sie suchten nach Hinweisen in den dreidimensionalen Strukturen von Proteinen. Diese Eigenschaften sind wie molekulare Fossilien, die auf evolutionäre Ereignisse hindeuten, erklären die Wissenschaftler. Einige Proteinfaltungen erscheinen nur in einer Gruppe von Organismen, während andere bei mehreren oder allen ähnlich sind. Sie sind demzufolge sehr urtümlich, so die Interpretation. ?Genau wie Paläontologen, schauen wir auf bestimmte Proteineigenschaften und können daran nachvollziehen, wie sie sich im Laufe der Evolution veränderten“, sagt Caetano-Anollés. Bisher wurden Proteine von Viren in solche Untersuchungen allerdings kaum einbezogen. Nun bauten sie die Forscher in umfangreiche Untersuchungen zu den Proteinfaltungen ein, die mehr als 1.000 Organismen aus den Gruppen der Bakterien, Archaebakterien und den Eukaryoten umfassten.

Die ?paläontologischen? Proteinvergleiche zeigten, dass viele der ältesten Proteinfaltungen, die es in zellulären Organismen gibt, auch bei den Riesenviren vorkommen. Dies deute darauf hin, dass entsprechende Urformen sehr früh in der Evolution erschienen – nah an der Wurzel des Baumes des Lebens, sagt Caetano-Anollés. Die Riesenviren waren wahrscheinlich ursprünglich viel komplexer als sie es heute sind. Im Laufe der Zeit verkleinerte sich ihr Genom dann zunehmend. Sie sind aber den gemeinsamen Urahnen immer noch näher als die heutigen kleinen Viren, vermuten die Forscher. Ihren Ergebnissen entsprechend integrierten die Forscher die Viren letztendlich in den Baum des Lebens, in dem sie nach ihrer Ansicht neben Bakterien, Archaeen und Eukaryoten einen eigenen Zweig bilden.

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Gustavo Caetano-Anollés (University of Illinois) et al.: BMC Evolutionary Biology, doi:10.1186/1471-2148-12-156 © wissenschaft.de ? Martin Vieweg
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