In den geothermischen Quellen von Yellowstone wurden riesige Viren gefunden, die 1,5 Milliarden Jahre alt sind. Wissenschaftler behaupten, sie könnten Aufschluss über die Bedingungen geben, unter denen sich Leben auf der Erde bildete.
Die Viren werden als „riesig“ bezeichnet, weil sie im Vergleich zu normalen Viren extrem große Genome haben und keine Gefahr für den Menschen darstellen, aber erklären könnten, wie die Bedingungen auf der Erde waren, als sich einzellige Organismen bildeten.
Forscher der Rutgers University fanden heraus, dass die Viren aus Bakterien bestanden, während andere zu Archaeen gehörten – einem einzelligen Organismus, der Bakterien ähnelt – der zur Fortpflanzung extreme Umgebungen benötigt, und zu Eukaryoten, die in Pilzen vorkommen.
Frühere Theorien deuteten darauf hin, dass die Viren neueren Datums seien, da heiße Quellen im Laufe der Zeit kommen und verschwinden. Die neueste Studie ergab jedoch, dass sie mindestens so lange leben wie Zellorganismen.
In den geothermischen Quellen von Yellowstone wurden riesige Viren gefunden, deren Ursprünge 1,5 Milliarden Jahre zurückreichen
Zunächst gingen die Forscher davon aus, dass die Riesenviren nicht sehr alt sein würden, denn wenn die heißen Quellen entstehen und verschwinden, müssten sich die Viren bei heißeren Temperaturen in den neu entstandenen heißen Quellen neu bilden.
Heiße Quellen befinden sich auf ruhenden Vulkanen, deren Magma das Grundwasser erhitzt, wodurch Dampf und weniger dichtes heißes Wasser durch die Erdspalten aufsteigen und Geysire und heiße Quellen entstehen.
Die heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark entstanden vor mindestens 15.000 Jahren, nachdem die letzten Gletscher in der Region geschmolzen waren, wodurch die Geysire entstehen konnten – doch das Bakterium lebte bereits mehr als eine Milliarde Jahre zuvor.
Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass „die Zusammenhänge zwischen den Viren und [the hot springs] sind uralt“, sagte Bhattacharya gegenüber Science.
Die Viren gedeihen bei Temperaturen über 200 Grad Fahrenheit, hohem Druck oder übermäßigen Salzkonzentrationen und Forscher gehen davon aus, dass sie sich durch die Infektion von Rotalgen in den heißen Quellen vermehren.
Forscher analysierten DNA in Lemonade Creek – einer sauren heißen Quelle im Yellowstone, die Temperaturen von etwa 111 Grad Fahrenheit erreicht.
Sie entnahmen Proben aus der dicken grünen Matte, die den Boden des Baches bedeckte und Rhodophyta oder Rotalgen genannt wird, sowie aus dem nahe gelegenen Boden und dem Bereich zwischen Felsen, die in der Nähe des Bachbetts liegen.
Die Forscher fanden heraus, dass die DNA Sequenzen von Archaeen, Algen (Eukaryoten) und Bakterien enthielt, die 3.700 potenzielle Viren beherbergten – etwa zwei Drittel davon waren Riesenviren, von denen nicht bekannt ist, dass sie Menschen infizieren.
Eukaryotenzellen kommen in Pilzen, Pflanzen, Tieren und anderen einzelligen Organismen vor
Etwa 51 Prozent der gefundenen Viren stammten von Bakterien, die sich entwickelten, um sich an immer heißere Temperaturen anzupassen
Archaeen machen 40 Prozent der im Meer lebenden Mikroben aus und kommen auch im Darm von Menschen und Tieren sowie in heißen Quellen wie Yellowstone vor, wo jedes Becken einen anderen Mineralgehalt, Salzgehalt und eine andere Temperatur aufweist
Archaeen machen 40 Prozent der im Meer lebenden Mikroben aus und kommen auch im Darm von Menschen und Tieren sowie in heißen Quellen wie Yellowstone vor, wo jedes Becken einen anderen Mineralgehalt, Salzgehalt und eine andere Temperatur aufweist.
Mithilfe von Computeranalysen konnte das Team die offiziellen Viren auf 25 verschiedene Typen eingrenzen, von denen sie annehmen, dass sie sich über Rotalgen vermehrten.
Diese Assoziation begann wahrscheinlich vor 1,5 Milliarden Jahren, als sich die Viren zum ersten Mal entwickelten, indem sie sich gegenseitig ihre Gene entliehen, um sich an die Hitze und Giftstoffe wie Arsen zu gewöhnen, die in den heißen Quellen vorkommen.
Die Viren mussten sich an das sich ändernde Klima anpassen, als die Gletscher schmolzen und sich heiße Quellen bildeten. Deshalb liehen sich die Bakterien und Archaeen Gene voneinander, um unter extremen Bedingungen zu überleben.
Von dort aus bildeten sich die Bakterien und Archaeen neu zu den Eukaryoten – das sind einzellige Organismen, die in Pflanzen und Pilzen vorkommen.
Durch die Entwicklung und den Austausch von Genen „spielen die Viren wahrscheinlich eine wichtige Rolle für die langfristige Stabilität der Thermalquellengemeinschaften“, sagte Andreas Weber, Biochemiker an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, der nicht an der Studie beteiligt war, gegenüber Science.
Die DNA-Proben enthielten 921 einzigartige Genomkandidaten, die wahrscheinlich von einem Wirt zum anderen übersprangen.
„Diese Arbeit unterstützt das Konzept, dass Viren überall dort vorhanden sind, wo zelluläres Leben existiert, dass Viren mindestens so lange existieren wie zelluläres Leben“, sagte Mark Young, ein emeritierter Umweltvirologe an der Montana State University, der ebenfalls nicht an der Arbeit beteiligt war, gegenüber Science.
Young war Teil des Forschungsteams, das die Riesenviren erstmals im Midway Geyser Basin des Yellowstone-Nationalparks entdeckte und viele der Archaeen als thermophile Bakterien identifizierte, was bedeutet, dass sie unter heißen, sauren Bedingungen wie denen im Park gedeihen.
„Überall, wo es Leben gibt, erwarten wir Viren“, sagte Young 2004 gegenüber der Montana State University (MSU), und der damalige Parkgeologe Hank Heasler fügte hinzu: „Dies ist ein herausragendes Beispiel dafür, warum wir Orte brauchen, die geschützt sind, damit Wissenschaftler hineinkommen und hineinkommen können.“ Suche nach neuen Entdeckungen.’
Obwohl diese Viren den Menschen nicht krank machen, untersuchen Wissenschaftler sie dennoch, um ihre Rolle in der Evolution und die Art und Weise, wie sie ihre Gene von einem Organismus auf einen anderen übertragen, besser zu verstehen.
„Sie sind nicht nur ein Passagier“, sagte Young damals gegenüber MSU. „Sie sind die Hauptquelle biologischen Materials auf diesem Planeten.“ Sie spielen eine große Rolle bei der Bewegung von Genen.“