Entdeckung in Chile: Biologen staunen über Riesenvirus

Biologen haben in Chile das bisher größte Virus der Welt entdeckt. Verblüffend sind nicht nur die Dimensionen des Riesenerregers: Sein Erbgut verrät, dass die Evolution von Viren anders abgelaufen sein könnte als gedacht.

Elektronenmikroskop-Aufnahme von Megavirus chilensis: Riese unter den Viren Zur Großansicht
AFP/ IGS-CNRS/ C. Abergel

Elektronenmikroskop-Aufnahme von Megavirus chilensis: Riese unter den Viren

Viren leben nicht, sie lassen sich leben - denn sie sind keine Lebewesen im herkömmlichen Sinn. Statt sich selbständig zu vermehren, nutzen sie die Reproduktionsmaschinerie fremder Zellen, in die sie eindringen und ihr eigenes Erbgut einschleusen. Dafür, so glaubte man lange, reicht einem Virus eine kleine Zahl eigener Gene. Den Rest, der für die Vermehrung notwendig ist, liefere die Wirtszelle.

Doch in den vergangenen Jahren wurden wiederholt große Viren entdeckt, die ein weitaus komplexeres Genom in sich tragen, als eigentlich notwendig wäre. Seither stellen Virologen die Evolution von Viren immer wieder in Frage. Ein Forscherteam um den Genetiker Jean-Michel Claverie vom französischen Wissenschaftszentrum CNRS hat jetzt ein Virus entdeckt, das alle anderen in den Schatten stellt: Megavirus chilensis, wie die Forscher den Erreger nennen, ist nicht nur in seiner Dimension größer als alle bisher bekannten Viren. Es besitzt auch das bislang größte Genom.

So groß wie ein Bakterium

Wie die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" berichten, besteht das Erbgut von Megavirus chilensis aus 1.259.197 Basenpaaren, den einzelnen Bausteinen der DNA. Darin befinden sich den Genetikern zufolge rund 1100 Gene - jene Baupläne, aus denen die Wirtszelle Proteine herstellt. Rekordhalter war zuvor das Mimivirus, das im Wasser lebende Amöben befällt und mit einem Durchmesser von rund 400 Nanometern etwa so groß ist wie ein kleines Bakterium. Als Forscher 1992 den Erreger im Wasser eines Kühlturms in England entdeckten, glaubten sie zunächst, dass es sich um eine Mikrobe handele.

Megavirus chilensis aber bringt es nach Angaben von Claverie und seinen Kollegen auf einen Durchmesser von durchschnittlich 440 Nanometern, wie Elektronenmikroskop-Aufnahmen zeigten. Zusammen mit seiner Hülle aus Fibrillen - haarähnliche Strukturen an der Außenseite - misst das Megavirus insgesamt etwa 680 Nanometer. "Man braucht kein Elektronenmikroskop, um es zu sehen", sagte Claverie der britischen BBC. "Man sieht es auch schon durch ein gewöhnliches Lichtmikroskop."

Das Riesenvirus befällt ebenfalls im Wasser lebende Amöben und vermehrt sich in ihnen. Im Labor infizierten die Forscher Amöben künstlich mit dem Virus. Dabei fanden sie heraus, dass der Erreger spezielle Strukturen ausbildet: kleine "trojanische Organellen", die für die Vervielfältigung des Virus sorgen. Claverie und seine Kollegen gehen davon aus, dass das Riesenvirus all seine Gene benötigt, um diese Virenfabrik aufbauen zu können.

Die Biologen hatten das Riesenvirus in Wasserproben an Chiles Pazifikküste nahe des Ortes Las Cruces in Amöben der Art Acanthamoeba castellanii entdeckt. Die Genome von Megavirus chilensis und Mimivirus ähneln sich in vielen Bereichen, schreiben die Forscher. Vor allem die Tatsache, dass das Megavirus eine Reihe von zellulären Genen enthält, die für eine Reproduktion benötigt werden, lege den Schluss nahe, dass die Theorie über die Evolution von Viren geändert werden müsse.

Einige Virologen nehmen an, dass Riesenviren Gene von ihren Wirtszellen übernommen haben und sozusagen aus ihnen entstanden sind. Andere Forscher gehen davon aus, dass die Erreger von parasitischen Einzellern abstammen, die sich im Laufe der Evolution zurückzogen - Experten sprechen von der sogenannten reduktiven Evolution. So glauben die Entdecker des Mimivirus, dass Riesenviren bereits zu Beginn des Lebens auf der Erde entstanden seien. Claverie und seine Kollegen glauben, dass Megavirus chilensis von der gleichen Linie abstammt.

cib

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Das Erbgut
Genom
Das Genom bezeichnet das gesamte Erbgut eines Organismus. Außer bei einigen Viren besteht es immer aus DNA (Desoxyribonukleinsäure). Das Genom beinhaltet den Bauplan für die Produktion sämtlicher Proteine (Eiweißmoleküle), die ein Organismus zum Leben benötigt. Ein Gen ist ein Sequenzabschnitt auf dem Genom und beinhaltet die Erbinformation für ein Protein. Die einzelnen Bausteine der DNA sind vier verschiedene sogenannte Nukleinsäuren: A, C, T und G.
Messenger-RNA (mRNA)
Die mRNA ist eine Art Genabschrift oder Blaupause der DNA. Nur die mRNA kann von den Proteinfabriken der Zellen, den sogenannten Ribosomen gelesen werden. Sie gibt ihnen vor, in welcher Reihenfolge Aminosäuren - die Bausteine von Proteinen - für das jeweilige Protein zu verknüpfen sind.
Codon
Ein Codon ist eine Folge von drei Bausteinen (Nukleotiden oder Basen) der DNA und analog auch der mRNA. Ein Codon steht für eine bestimmte Aminosäure oder als Stoppsignal, welches das Ende einer Bauanweisung für ein Protein kennzeichnet.
Genetischer Code
Der genetische Code ist die Zuordnung der Basen-Dreiergruppen und der Aminosäuren. Da vier verschiedene Basen zur Auswahl stehen, umfasst der genetische Code insgesamt 64 Codons. Für die meisten Aminosäuren gibt es daher mehr als ein Codon. So stehen beispielsweise die Codons CAG und CAA für die gleiche Aminosäure, die Glutaminsäure.
Transfer-RNA (tRNA)
Die tRNAs übernehmen eine Adapterfunktion beim Bau der Proteine: Jede tRNA hat auf der einen Seite jeweils ein sogenanntes Anticodon, das passend zum Codon auf der mRNA ist. Auf der anderen Seite ist sie mit der zugehörigen Aminosäure beladen. Auf diese Weise wird der genetische Code auf der mRNA abgelesen und in die entsprechende Aminosäurekette zum Protein verwandelt. Dieser Prozess geschieht in den Ribosomen.
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