Riesige Viren, die auf dem grönländischen Eisschild entdeckt wurden, könnten das Schmelzen des Eises verringern

Jedes Frühjahr, wenn in der Arktis nach Monaten der Dunkelheit die Sonne aufgeht, kehrt das Leben zurück. Eisbären kommen aus ihren Winterhöhlen, Küstenseeschwalben kehren von ihrer langen Reise nach Süden zurück und Moschusochsen ziehen nach Norden.

Aber Tiere sind nicht das einzige Leben, das von der Frühlingssonne erweckt wird. Im Frühjahr beginnen auf dem Eis ruhende Algen zu blühen und färben große Eisflächen schwarz.

Wenn das Eis schwarz wird, verringert sich seine Fähigkeit, Sonnenlicht zu reflektieren, was das Schmelzen des Eises beschleunigt. Zunehmendes Schmelzen verschärft die globale Erwärmung.

Aber Forscher könnten einen Weg gefunden haben, das Wachstum von Schneealgen zu kontrollieren und vielleicht langfristig das Abschmelzen eines Teils des Eises zu reduzieren. Laura Perini, eine Postdoktorandin am Institut für Umweltwissenschaften der Universität Aarhus, lebte auf dem Eis neben Algen und fand riesige Viren. Ihre Erkenntnisse sind veröffentlicht Im Magazin Mikrobiom.

Sie vermutet, dass sich Viren von Schneealgen ernähren und als natürlicher Kontrollmechanismus für Algenblüten dienen könnten.

„Wir wissen nicht viel über Viren, aber ich denke, sie könnten nützlich sein, um die durch Algenblüten verursachte Eisschmelze zu mildern. Wir wissen noch nicht, wie spezifisch sie sind und wie effizient sie sind Darüber hinaus hoffen wir, einige dieser Fragen beantworten zu können“, sagt sie.

Größer als Bakterien

Viren sind normalerweise viel kleiner als Bakterien. Normale Viren sind 20–200 Nanometer groß, während typische Bakterien 2–3 Mikrometer groß sind. Mit anderen Worten: Das durchschnittliche Virus ist etwa 1.000 Mal kleiner als Bakterien.

Bei Riesenviren ist dies jedoch nicht der Fall. Riesenviren werden bis zu 2,5 Mikrometer groß. Dies ist größer als die meisten Bakterien.

Aber Riesenviren sind nicht nur größer. Ihr Genom ist viel größer als das normaler Viren. Phagen – Bakterien, die Viren verursachen – enthalten zwischen 100.000 und 200.000 Buchstaben in ihrem Genom. Die Zahl der Riesenviren beträgt etwa 2.500.000 Viren.

Sie wurden noch nie zuvor auf Eis gefunden

Es waren riesige Viren Es wurde erstmals 1981 entdecktAls Forscher sie im Ozean fanden. Diese Viren sind darauf spezialisiert, im Meer vorkommende Grünalgen zu infizieren. Später wurden Riesenviren im Boden der Erde und sogar beim Menschen gefunden.

Dies sei jedoch das erste Mal, dass Riesenviren auf der von Mikroalgen dominierten Eis- und Schneeoberfläche gefunden würden, erklärt Perini.

„Wir haben Proben von dunklem Eis, rotem Schnee und Schmelzlöchern (Kryokonit) analysiert und dabei Signaturen von aktiven Riesenviren gefunden.“ große Menge an Kryokonit“, sagt sie.

Vor ein paar Jahren dachte jeder, dass dieser Teil der Welt unfruchtbar und ohne Leben sei. Aber heute wissen wir, dass dort viele Mikroorganismen leben, darunter auch Riesenviren.

„Es gibt ein ganzes Ökosystem rund um Algen, es gibt Protisten, die Algen fressen, verschiedene Arten von Pilzen, die sie parasitieren, und die Riesenviren, die wir gefunden haben, um das Biologische zu verstehen.“ Kontrollen, die auf sie einwirken, wenn Algen blühen, müssen wir diese Gruppen untersuchen“, fährt Perini fort.

Obwohl Viren riesig sind, können sie mit bloßem Auge nicht gesehen werden. Perini hat sie noch nicht einmal mit einem optischen Mikroskop gesehen. Aber sie hofft, dies in Zukunft zu tun.

„Wir entdeckten Viren, indem wir die gesamte DNA in den von uns entnommenen Proben analysierten“, erklärt sie. „Indem wir diesen riesigen Datensatz nach bestimmten Genen durchsuchten, fanden wir Sequenzen, die bekannten Riesenviren sehr ähnlich waren.“

Um sicherzustellen, dass die virale DNA nicht von längst toten Mikroorganismen, sondern von lebenden, aktiven Viren stammt, extrahierte das Team außerdem die gesamte mRNA aus der Probe.

Wenn die DNA-Sequenzen, aus denen Gene bestehen, aktiviert werden, werden sie in einzelne Stücke namens mRNA transkribiert. Diese Stücke dienen als Rezepte für den Aufbau der Proteine, die das Virus benötigt. Wenn sie vorhanden sind, ist das Virus lebendig.

„In den gesamten mRNA-Sequenzen der Proben fanden wir die gleichen Tags wie in der gesamten DNA, wir wissen also, dass sie transkribiert wurden“, sagt Perini. „Das bedeutet, dass die Viren auf Eis leben und aktiv sind.“

DNA und RNA in Viren

Im Zentrum von Riesenviren befindet sich ein DNA-Klumpen. Diese DNA enthält alle genetischen Informationen oder Rezepte, die zur Herstellung von Proteinen erforderlich sind, den chemischen Verbindungen, die im Virus die meiste Arbeit leisten.

Doch um diese Rezepte nutzen zu können, muss das Virus sie von doppelsträngiger DNA in einzelsträngige mRNA kopieren.

Normale Viren können das nicht. Stattdessen schweben RNA-Stränge in der Zelle herum und warten darauf, aktiviert zu werden, wenn ein Virus einen Organismus infiziert und zelluläre Produktionsanlagen kapert.

Riesenviren können dies selbst tun, was sie stark von normalen Viren unterscheidet.

Während in Proben DNA von toten Viren zu finden ist, wird mRNA viel schneller abgebaut. Daher ist mRNA ein wichtiger Marker für die Virusaktivität. Mit anderen Worten: mRNA-Rezepte für bestimmte Proteine ​​zeigen, dass Viren leben und sich bewegen.

Ich weiß nicht genau, wie sie funktionieren

Da Riesenviren eine relativ neue Entdeckung sind, ist nicht viel über sie bekannt. Im Gegensatz zu den meisten anderen Viren verfügen sie über viele aktive Gene, die es ihnen ermöglichen, DNA zu reparieren, zu replizieren, zu kopieren und zu übersetzen.

Der Grund dafür ist jedoch nicht genau bekannt, wofür sie verwendet werden.

„Wir können die Region, in der sich die Riesenviren befinden, nicht genau mit der Infektion in Verbindung bringen“, sagt Perini. „Einige infizieren möglicherweise Protisten, während andere Schneealgen befallen.“

Sie arbeitet hart daran, mehr über die Riesenviren herauszufinden und wird bald weitere Forschungsergebnisse veröffentlichen.

„Wir untersuchen weiterhin Riesenviren, um mehr über ihre Wechselwirkungen und ihre genaue Rolle im Ökosystem zu erfahren. Später in diesem Jahr werden wir eine weitere wissenschaftliche Studie mit weiteren Informationen über die Riesenviren veröffentlichen, die kultivierte Mikroalgen infizieren, die auf dem Oberflächeneis des Planeten gedeihen „Platte eisiges Grönland“, schloss sie.