Riesige Viren, die auf dem grönländischen Eisschild entdeckt wurden, könnten die Eisschmelze verringern

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

Aber nicht nur Tiere werden von der Frühlingssonne geweckt. Im Frühjahr beginnen ruhende Algen auf dem Eis zu blühen und färben große Eisflächen schwarz.

Wenn Eis dunkler wird, verringert sich seine Fähigkeit, Sonnenlicht zu reflektieren, was sein Schmelzen beschleunigt. Erhöhtes Schmelzen verschlimmert die globale Erwärmung.

Aber Forscher könnten einen Weg gefunden haben, das Schneealgenwachstum zu kontrollieren und vielleicht langfristig einen Teil der Eisschmelze zu reduzieren. Die Postdoktorandin Laura Perini vom Department of Environmental Sciences der Universität Aarhus und ihre Kollegen lebten neben Algen auf dem Eis und entdeckten riesige Viren. Ihre Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Mikrobiota.

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

„Wir wissen nicht viel über diese 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 welches Potenzial sie haben.“ Indem wir sie weiter erforschen, Wir hoffen, einige dieser Fragen beantworten zu können“, sagt sie.

Größer als Bakterien

Viren sind normalerweise viel kleiner als Bakterien. Gewöhnliche Viren sind 20 bis 200 Nanometer groß, während ein typisches Bakterium 2 bis 3 Mikrometer groß ist. Mit anderen Worten: Ein normales Virus ist etwa 1.000 Mal kleiner als ein Bakterium.

Bei Riesenviren ist dies jedoch nicht der Fall. Riesenviren erreichen eine Größe von 2,5 Mikrometern. Es ist größer als die meisten Bakterien.

Aber Riesenviren sind nicht nur größer. Ihr Genom ist viel größer als das gewöhnlicher Viren. Bakteriophagen, Bakterien, die Viren infizieren, haben zwischen 100.000 und 200.000 Buchstaben in ihrem Genom. Die Zahl der Riesenviren beträgt etwa 2.500.000.

Noch nie zuvor auf Eis gefunden

Riesenviren wurden erstmals 1981 entdeckt, als Forscher sie im Ozean entdeckten. Diese Viren haben sich auf die Infektion mariner Grünalgen spezialisiert. Später wurden Riesenviren im Erdboden und sogar beim Menschen entdeckt.

Aber dies sei das erste Mal, dass Riesenviren entdeckt wurden, die auf der Oberfläche von Eis und Schnee leben und von Mikroalgen dominiert werden, sagt Perini.

„Wir haben Proben von Glatteis, rotem Schnee und Schmelzlöchern (Kryokonit) analysiert. Sowohl im Glatteis als auch im roten Schnee haben wir Signaturen aktiver Riesenviren gefunden. Und dies ist das erste Mal, dass „Sie auf Oberflächeneis und Schnee gefunden werden, die a enthalten.“ hohe Fülle an pigmentierten Mikroalgen“, sagt sie.

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

„Um Algen herum gibt es ein ganzes Ökosystem. Neben Bakterien, Fadenpilzen und Hefen gibt es Protisten, die die Algen fressen, verschiedene Pilzarten, die sie parasitieren, und die Riesenviren, die wir gefunden haben und die sie infizieren.“ Um die biologischen Kontrollen zu verstehen „Um auf Algenblüten einzuwirken, müssen wir diese letzten drei Gruppen untersuchen“, fährt Perini fort.

Obwohl Viren riesig sind, sind sie mit bloßem Auge nicht sichtbar. Perini hat sie noch nicht einmal unter einem Lichtmikroskop gesehen. Aber sie hofft, dies in Zukunft zu tun.

„Wir haben die Viren entdeckt, indem wir die gesamte DNA in den von uns entnommenen Proben analysiert haben. Indem wir diesen riesigen Datensatz nach bestimmten Markergenen durchsucht haben, haben wir Sequenzen gefunden, die eine hohe Ähnlichkeit mit den bekannten Riesenviren aufweisen“, erklärt sie.

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, die Gene bilden, aktiviert werden, werden sie in einzelsträngige Stücke namens mRNA transkribiert. Diese Elemente dienen als Rezepte für den Aufbau der Proteine, die das Virus benötigt. Wenn sie vorhanden sind, ist das Virus lebendig.

„In der aus den Proben sequenzierten Gesamt-mRNA fanden wir die gleichen Marker wie in der Gesamt-DNA, wir wissen also, dass sie transkribiert wurden. Das bedeutet, dass die Viren auf Eis leben und aktiv sind“, erklärt Perini.

DNA und RNA in Viren

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

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

Normale Viren können das nicht. Stattdessen enthalten sie RNA-Stränge, die in der Zelle herumschwimmen und darauf warten, aktiviert zu werden, wenn das Virus einen Organismus infiziert und dessen 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 deutlich schneller abgebaut. mRNA ist daher ein wichtiger Marker für die Virusaktivität. Mit anderen Worten: Die mRNA-Rezepte für bestimmte Proteine ​​zeigen, dass Viren tatsächlich leben.

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 transkribieren und zu übersetzen.

Es ist jedoch nicht klar, warum und warum sie es genau verwenden.

„Wir können keine genaue Verbindung zu den Wirten herstellen, die von den Riesenviren infiziert sind. Einige von ihnen können Protisten infizieren, andere befallen Schneealgen. Wir können uns nur noch nicht sicher sein“, erklärt Perini.

Sie arbeitet hart daran, mehr über Riesenviren zu erfahren und weitere Forschungsergebnisse werden bald veröffentlicht.

„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 Riesenviren veröffentlichen, die kultivierte Mikroalgen infizieren, die auf der Oberfläche des Eises gedeihen.“ der grönländische Eisschild“, schließt sie.