Gentransfer Die Spinne im Virus

Forscher haben erstmals einen Virus entdeckt, der Spinnengift-Gene enthält. Jetzt rätseln sie, wie die Gene von der Spinne in das Virus gelangten.

Schwarze Witwe
imago/ ZUMA Press

Schwarze Witwe


Eigentlich sind die Opfer der Bakteriophage WO mikroskopisch klein: Das Virus befällt nämlich nur bestimmte Bakterien. Diese sogenannten Wolbachia-Bakterien wiederum sind Parasiten und nisten sich meist in Insekten und Spinnen ein.

Umso überraschender ist, dass Forscher die Gene von Spinnen nicht in dem Bakterium nachgewiesen haben, sondern nur in dem Virus, das das Bakterium befällt. Sarah und Seth Bordenstein von der Vanderbilt University in Nashville (US-Bundesstaat Tennessee) haben in der Bakteriophage WO einen ganzen Komplex mit Genen höherer Lebewesen entdeckt, wie sie im Fachmagazin "Nature Communications" berichten.

Viren sind auf bestimmte Wirte spezialisiert. Sie befallen entweder Einzeller ohne echten Zellkern, wie Bakterien, oder aber Lebewesen mit einem echten Zellkern. Dazu gehören auch die Spinnen. Um sich zu vermehren, greifen Viren in das Erbgut ihrer Wirtszelle ein. Dabei übernehmen sie wichtige Gene der Wirtszelle in ihr Genom.

Das Gift der Schwarzen Witwe

Der Gentransfer zwischen Viren und ihrem Wirt ist also nichts Ungewöhnliches. Ungewöhnlich ist den Autoren zufolge allerdings, dass die jetzt entdeckten Gene im Erbgut der Bakteriophage WO nicht von Bakterien stammen, sondern von einem höheren Lebewesen.

Am häufigsten fanden die Forscher Gene für die Herstellung von Latrotoxin-CTD. Latrotoxin spielt eine wichtige Rolle im Gift der Schwarzen Witwe: Es verursacht im Opfer Krämpfe, die zu Atemlähmung führen.

Das Virus, das Bakterium und die Spinne

Das bedeutet natürlich nicht, dass das Virus auch tatsächlich Spinnengift versprühen könnte. Die Forscher glauben vielmehr, dass die gefundenen Gene der Bakteriophage helfen, im Wirtstier des Bakteriums zurechtzukommen, wenn sich das Virus außerhalb der Bakterienzelle aufhält.

Wie die Gene in das Erbgut des Virus gelangt sind, ist nicht geklärt. Möglicherweise hat das Virus die Gene direkt aus dem Genom von Insekten oder Spinnen übernommen. Vielleicht diente das Bakterium, in dem das Virus eigentlich lebt, auch als Übermittler. Die Spinnengift-Gene kommen allerdings nicht mehr in dem Genom der Bakterien vor. Die dritte Möglichkeit wäre ein Gentransfer mithilfe andere Bakterien oder Viren.

koe/dpa

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insgesamt 29 Beiträge
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permissiveactionlink 12.10.2016
1. Neusprech
Habe ich seit meinem Studium irgendwas verpasst in Bezug auf sprachliche Feinheiten der Biologie ? Bei uns hieß es noch das Virus (Neutrum, lateinisch für : das Gift) und nicht der Virus, siehe Überschrit des Artikels. Des weiteren lag auch der Genus für Bakteriophage eindeutig fest : der Bakteriophage, oder kurz der Phage. Man muss ja nicht allem ein weibliches Geschlecht geben.
allegro_assai 12.10.2016
2.
Inwieweit ist jetzt ausgerechnet das für Forscher ein Rätsel? Ist denn überhaupt von irgendeinem Virus geklärt, wie es zu einer DNS gelangte?
reuanmuc 12.10.2016
3.
Zitat von allegro_assaiInwieweit ist jetzt ausgerechnet das für Forscher ein Rätsel? Ist denn überhaupt von irgendeinem Virus geklärt, wie es zu einer DNS gelangte?
Am besten Sie lesen den Artikel nochmal sehr aufmerksam. Viren haben zwar ein DNA-Molekül (RNA bei Retroviren), brauchen aber keine eigenen, vererbbaren Gene, da ihre Vermehrung nur über die in die Wirts-DNA eingeschleuste DNA erfolgt, wobei Viren neu gebildet werden. In diesem besonderen Fall hat das Virus nicht Gene seines Wirtes, sondern Gene von dessen Wirt, also der Spinne, übernommen!
permissiveactionlink 12.10.2016
4. #3, reuanmuc
Verzeihen Sie bitte meine Kühnheit, aber ich kann Ihnen jetzt beim Inhalt Ihres Kommentares nicht mehr so richtig folgen. Zwar liegen Sie richtig bei der Vermutung, dass das Virus Gene eines Organismus auf sein Genom übernommen hat, das er gar nicht befallen hat, in dessen Zellen es auch nicht eingedrungen ist, sondern von einem Bakterium, sozusagen einem Zwischenwirt. Die Gene der Spinne müssen also zuvor in das Genom des Bakteriums gelangt sein. Des weiteren muss das Virusgenom zunächst in das zyklische Bakteriengenom eingebaut worden sein, denn Viren bauen nur DNA (oder RNA) definierter Länge in ihre Außenhüllen ein, für zusätzliche Plasmide ist kein Platz. Beim Heraustrennen des Virisgenoms geschieht ein Fehler, und ein Stück Wirts-DNA wird mitgenommen. Widersprechen muss ich Ihnen aber klar bei Ihrer Feststellung, dass Viren keine eigenen Gene vererben. Da irren Sie sich : Das Virisgenom enthält alle Gene, die die Eiweißstrukturen der Virenhülle kodieren, sowie Gene zur Umprogrammierung der Wirtszelle auf die Produktion von Virushüllproteinen und der Vervielfältigung von Virus-DNA(RNA), also Proteasen, Polymerasen etc, inverse Transkriptase bei Retroviren. Zwar benötigt das Virus die Zelle zur eigenen Vermehrung, aber ein Informationsfreies DNA- oder RNA-Fragment ohne irgendwelche vererbbaren Gene kann sich auch nicht als Virus vermehren, erst Recht nicht als nacktes DNA - oder RNA- Molekül.
reuanmuc 13.10.2016
5.
Zitat von permissiveactionlinkVerzeihen Sie bitte meine Kühnheit, aber ich kann Ihnen jetzt beim Inhalt Ihres Kommentares nicht mehr so richtig folgen. Zwar liegen Sie richtig bei der Vermutung, dass das Virus Gene eines Organismus auf sein Genom übernommen hat, das er gar nicht befallen hat, in dessen Zellen es auch nicht eingedrungen ist, sondern von einem Bakterium, sozusagen einem Zwischenwirt. Die Gene der Spinne müssen also zuvor in das Genom des Bakteriums gelangt sein. Des weiteren muss das Virusgenom zunächst in das zyklische Bakteriengenom eingebaut worden sein, denn Viren bauen nur DNA (oder RNA) definierter Länge in ihre Außenhüllen ein, für zusätzliche Plasmide ist kein Platz. Beim Heraustrennen des Virisgenoms geschieht ein Fehler, und ein Stück Wirts-DNA wird mitgenommen. Widersprechen muss ich Ihnen aber klar bei Ihrer Feststellung, dass Viren keine eigenen Gene vererben. Da irren Sie sich : Das Virisgenom enthält alle Gene, die die Eiweißstrukturen der Virenhülle kodieren, sowie Gene zur Umprogrammierung der Wirtszelle auf die Produktion von Virushüllproteinen und der Vervielfältigung von Virus-DNA(RNA), also Proteasen, Polymerasen etc, inverse Transkriptase bei Retroviren. Zwar benötigt das Virus die Zelle zur eigenen Vermehrung, aber ein Informationsfreies DNA- oder RNA-Fragment ohne irgendwelche vererbbaren Gene kann sich auch nicht als Virus vermehren, erst Recht nicht als nacktes DNA - oder RNA- Molekül.
Die Sache ist in der Tat kompliziert. Das Virus hat ein Genom, das aber nicht im Virus selber "verwertet" wird, d.h. es wird dort nicht exprimiert und es entstehen keine Genprodukte, sondern es dient in der Wirtszelle der Vermehrung des Virus, indem die dafür nötigen Substanzen erzeugt werden. Die Wirtszelle stellt ihren Apparat für die Proteinsynthese zur Verfügung und führt das Virusgenom aus. Die Vermehrung des Virus geschieht durch die Replikation des Genoms in der Wirtszelle oder bei den Teilungen der Wirtszelle, wenn die Virus-DNA integriert ist.
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