Jumbo Viren Hinweis auf "Vierte Domäne" des Lebens

(ISNS)--ist die Entdeckung von zwei neuen Jumbo Viren verwischen die Grenzen zwischen viralen und zellulären Leben und könnte auf die Existenz einer neuen Art des Lebens, Wissenschaftler vermuten.

Die zwei großen Viren, detailliert in dieser Ausgabe der Zeitschrift Science, haben "Pandoraviruses" wegen der Überraschungen getauft wurden, die sie für Biologen, in Anlehnung an die mythischen griechischen Figur halten können, die eine Büchse geöffnet und Böse in die Welt entlassen.

Die Entdeckung der Pandoraviruses ist ein Hinweis darauf, dass unser Wissen der Erde mikrobielle Artenvielfalt noch unvollständig, erklärt Studie Co-Autor Jean-Michel Claverie, Virologe an der französischen nationalen Forschungsstelle Universität Aix-Marseille.

"Große Entdeckungen bleiben auf der grundlegendsten Ebene erzielt werden, der unserer vorliegenden Konzeption über den Ursprung des Lebens und seiner Entwicklung ändern kann", sagte Claverie.

Eugene Koonin, eine rechnerische Evolutionsbiologen am National Center for Biotechnology Information in Bethesda, Maryland, der nicht an der Studie beteiligt war, genannt die Pandoraviruses, eine "wundervolle Entdeckung", aber nicht völlig überraschend.

"In gewisser Weise ist es etwas, dass wir kommen sah, und es wunderbar ist, dass sie gekommen ist," sagte Koonin.

Eine systematische Suche

Claverie Lab fand eines der Viren, Pandoravirus Salinus, in Sedimenten vor der Küste von Chile gesammelt. Die andere, Pandoravirus Dulcis, war lauern im Schlamm in einem Süßwasser Teich in der Nähe von Melbourne, Australien.

Sowohl die neuen Viren sind so massiv, dass sie mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop gesehen werden können. Ihre Genome sind auch super-sized: das Genom von p. Salinus ist 1,91 Millionen DNA-Basen lang, während das p. Dulcis 2,47 Millionen DNA-Basen ist. Zum Vergleich ist die Größe der bisherige Rekordhalter virale Genom, Megavirus Chilensis, 1,18 Millionen Basen.

M. Chilensis ist ein marine Verwandter des Mimiviruses, eine Klasse von großen Viren, die wurde erstmals vor mehr als einem Jahrzehnt entdeckt und für immer verändert Wissenschaftler Konzeptionen von Viren wie groß, sein könnte.

Nach der Sequenzierung des ersten Mimivirus-Genoms im Jahr 2010, begann Claverie und sein Team eine systematische Suche nach noch größeren Viren. P. Salinus fanden sie in der gleichen Umgebung in Chile, wo M. Chilensis gefunden wurde.

Die Entdeckung des p. Dulcis war mehr glücklichen Zufälle, die das Ergebnis der Wasserprobe nahm Claverie während einer Reise nach Melbourne.

Anfangs dachte die französischen Wissenschaftler, beide Viren waren die gleichen. Aber nach einem Vergleich der beiden Genomsequenzen und ihre kodierten Proteine, erkannten sie, dass das Paar sagte Claverie eine neuen Virus-Familie vertreten.

Was sind sie?

Das Team führte auch mehrere Experimente zur Bestätigung, dass Pandoraviruses tatsächlich Viren waren. Mit Licht- und Elektronenmikroskopen, folgte die Wissenschaftler ihre neu gewonnene Einheiten durch eine vollständige Replikationszyklus. Die gigantischen Entitäten erfüllt alle drei Schlüsselkriterien um Viren bezeichnet werden.

Zuerst, statt die Spaltung in zwei wie typische Bakterium oder Zellen, die Pandoraviruses hervorgebracht Hunderte von neuen Kopien in einem Zyklus. Zweitens fehlte sie beide die Gene für die Energiegewinnung benötigt. Schließlich konnten sie Proteine nicht produzieren, ohne zu infizieren Einzeller wie Amöben, die scheinen, die Pandoraviruses bevorzugte Gastgeber zu sein bekannt.

Weitere Überraschungen erwartet das Team, wenn sie die Pandoraviruses Genom analysiert. Von p. Dulcis enthalten etwa 1.500 Gene, während das p. Salinus mehr als 2.500 Gene enthalten. Ein typische Grippe-Virus kann so wenig wie 10 Gene, und M. Chilensis hat nur etwa 1.000 Gene.

Darüber hinaus weiß Wissenschaftler was die meisten von den Pandoravirus Genen zu tun. Gibt es "ein paar erkennbare Genen DNA-Replikation beteiligt., und ein paar Transkription-Genen Sonst nicht viel zu erkennen, ist", erklärt Studienautor Co erste Matthieu Legendre, der auch am CNRS.

Die Pandoraviruses sind auch im Gegensatz zu anderen Viren, ihnen das Gen für das Kapsid-Protein, die in der Regel fehlt "Kapsid," der Riese Viren oder im Gehäuse bildet.

Der vierte Domäne

Diese Unregelmäßigkeiten interessante Fragen über die Entstehung der Pandoraviruses erhöhen, sagen die Wissenschaftler.

Laut einer Theorie, die bevorzugt von Claverie und seinem Team waren die Vorfahren der Pandoraviruses einmal frei lebende Zellen, die nach und nach die meisten ihrer Gene verloren, da sie Parasiten wurden.

Einige Wissenschaftler glauben diese hypothetischen Vorfahren Zelle könnte eine sogenannte "vierte Domäne" des Lebens gebildet haben – das heißt, eine bisher unbekannte Zweig des Lebens, der sich aus drei akzeptierten Domänen unterscheidet: Bakterien; Archaea, eine andere Art von einzelligen Organismus; und Eukaryonten, die Domäne, die Tiere und Pflanzen zu gehören.

Praktische Anwendungen

Claverie und sein Team sind nun auf der Suche nach anderen Pandoraviruses zu enträtseln die evolutionären Ursprünge und ihre Gene besser zu studieren.

"Diese Viren haben mehr als 2.000 neue Gene kodieren für Proteine und Enzyme, die unbekannte Dinge zu tun, und in unbekannte Stoffwechselwege zu beteiligen", erklärte Virologe und Studie Mitverfasser Chantel Abergel, der auch am CNRS.

"Aufklärung ihrer biochemischen und regulatorische Funktionen von einem enormen Interesse für biotechnologische und biomedizinische Anwendungen möglicherweise", fügte sie hinzu.

Die Wissenschaftler haben Grund zu der Annahme, dass viele weitere Pandoraviruses warten auf Entdeckung.

"Die Tatsache, dass zwei von ihnen fast gleichzeitig von sehr weit entfernten Orten entweder wurden zeigen, dass wir waren unglaublich glücklich," Claverie sagte, "oder, die sie sind nicht selten."

In Science News-Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Ker als freier Schriftsteller mit Sitz in Südkalifornien ist.