Metagenomische Daten von Tara Oceans über marines Plankton haben die Entdeckung einer großen Gruppe von DNA-Viren ermöglicht, die vom Äquator bis zu den Polen reichlich vorhanden sind: Mirusviren. Diese Viren spielen eine Rolle bei der Regulierung des Planktons, indem sie zu einem bestimmten Zeitpunkt eine beträchtliche Anzahl einzelliger Organismen infizieren.
Sie sind hochkomplex mit einer überraschenden genomischen Zusammensetzung: Die Gene, die für die Bildung ihres viralen Partikels verantwortlich sind, ein Merkmal dieser DNA-Viren, stehen in direkter evolutionärer Verbindung mit Herpesviren. Letztere sind bei Tieren weit verbreitet (die Hälfte der Weltbevölkerung ist mit dem Herpesvirus infiziert), aber bei anderen Lebensformen nicht vorhanden, sodass die Frage nach ihrem evolutionären Ursprung unbeantwortet bleibt.
Die Entdeckung der Mirusviren legt nahe, dass die Vorfahren der Herpesviren einst marine Einzeller infizierten. Die Evolutionsgeschichte der Mirusviren hielt weitere Überraschungen bereit. Trotz der offensichtlichen Verbindung zu Herpesviren ähneln die meisten Mirusvirus-Gene, einschließlich derer, die an der viralen Genomreplikation beteiligt sind, denen von Riesenviren, einer völlig eigenständigen Virusgruppe, die Wissenschaftler wegen ihrer erstaunlichen Eigenschaften fasziniert. Dieser evolutionäre „Chimärismus“ bei Mirusviren ist einzigartig und könnte Aufschluss über die Evolution von DNA-Viren geben.
„Im Jahr 2019 beobachtete unser Forschungsteam ein ungewöhnliches evolutionäres Signal in den riesigen Mengen an Sequenzierungsdaten, die vom Tara Oceans-Projekt bereitgestellt wurden. Durch die Verfolgung dieses Signals entdeckten und charakterisierten wir eine große DNA-Virusgruppe: Mirusviren. Die Veröffentlichung dieser Entdeckung in Natur markiert den Beginn eines neuen Abenteuers und ein Tor für die wissenschaftliche Gemeinschaft, um Mirusviren in einer beliebigen Anzahl von Ökosystemen zu entdecken und zu untersuchen“, erklärt Tom Delmont, Experte für mikrobielle Ökologie am CNRS und Letztautor der Studie.
„Tara Oceans hat unser Verständnis der Planktonökologie verändert. Unsere Studie beweist, dass diese unglaubliche Expedition auch Antworten auf grundlegende evolutionäre Fragen liefert. Über Mirusviren muss noch viel entdeckt und verstanden werden. Sie müssen noch kultiviert werden, es gibt keine Bilder ihrer Viruspartikel , und wir müssen sie noch an anderen Orten als den Ozeanen untersuchen“, sagte Morgan Gaïa, Virusevolutionsexperte am CEA und Erstautor.
Mehr über die Tara Oceans Expedition (2009–2013)
Fast vier Jahre lang segelte der Schoner Tara mit einer einzigartigen Mission durch jedes ozeanische Becken: ein globales Bild der marinen Planktonökosysteme auf der ganzen Welt zu erhalten. Diese übersehene und unsichtbare Biodiversität ist ein entscheidender Marker für die Gesundheit unseres Planeten und seines Klimasystems. Fast 35.000 Proben von Viren, Bakterien, Algen und Plankton wurden gesammelt und analysiert und werden immer noch analysiert.
Die Expedition ist die größte genetische Sequenzierung, die jemals an einem Meeresökosystem durchgeführt wurde, und hat einen Großteil bisher unbekannter mikrobieller Gene hervorgehoben. An dieser Expedition, die in Zusammenarbeit mit der Tara Ocean Foundation geleitet wurde, waren hauptsächlich Teams von CNRS, CEA und EMBL beteiligt, die Mitglieder des Tara Oceans-Konsortiums und des Forschungsnetzwerks GO-SEE (Global Oceans Systems Ecology & Evolution) sind.
Mehr Informationen:
Morgan Gaïa et al., Mirusviren verknüpfen Herpesviren mit Riesenviren, Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05962-4