The RNA virome of early metazoans sheds light on long-term virus-host relationships
Durch die Analyse von Transkriptomdaten früher Metazoen identifiziert diese Studie 26 neuartige RNA-Viren, die sowohl uralte, lang bestehende Wirt-Virus-Assoziationen zurück bis zur frühen Evolution der Tiere als auch Belege für jüngere Artenübergänge aufzeigen und damit die bekannte Diversität und Evolutionsgeschichte der RNA-Virome in Ctenophoren und Placozoen signifikant erweitern.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Viren sind die zahlreichsten biologischen Entitäten auf der Erde, doch sie bleiben für uns weitgehend unsichtbar, da sie im Inneren der Zellen jedes Lebewesens verborgen liegen. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler die virale Welt kartiert, indem sie Tiere untersuchten, die wir gut kennen, wie Menschen, Nutztiere und gewöhnliche Insekten. Dies hat ein Bild der Virus-Evolution gezeichnet, das stark auf das Vertraute verzerrt ist. Um jedoch die Geschichte des Lebens auf der Erde wirklich zu verstehen, müssen Forscher den Beginn des tierischen Stammbaums betrachten. Es gibt zwei Gruppen von Tieren, die sich vor Hunderten von Millionen Jahren vom restlichen Tierreich abgespalten haben, lange bevor es Fische, Insekten oder Säugetiere gab. Eine Gruppe, die Kammquallen, sind gelatinöse Räuber, die mit Reihen schimmernder Cilien durch den Ozean driften. Die anderen, die Placozoa, sind winzige, flache, scheibenförmige Kreaturen, die auf Felsen in flachem Wasser kriechen und so einfach sind, dass ihnen ein Nervensystem oder ein Darm fehlt. Da diese Tiere die frühesten Zweige des tierischen Lebens repräsentieren, könnten die Viren, die sie infizieren, die Schlüssel zum Verständnis dessen enthalten, wie Viren und Tiere seit Anbeginken der Zeit gemeinsam evolviert sind.
Ein Team von Forschern setzte sich zum Ziel, die verborgene virale Welt dieser antiken Kreaturen zu entschlüren. Anstatt neue Tiere im Ozean einzufangen und sie im Labor zu testen, wandten sie sich an ein riesiges digitales Archiv genetischer Daten, die Wissenschaftler aus der ganzen Welt bereits gesammelt hatten. Durch die Suche in Millionen von Gensequenzen aus öffentlich zugänglichen Studien suchte das Team nach den genetischen Signaturen von RNA-Viren, einer bedeutenden Klasse von Viren, zu der viele bekannte Krankheitserreger gehören. Sie konzentrierten sich speziell auf das genetische Material von Kammquallen und Placozoa und suchen nach jeglichen viralen Sequenzen, die während des Prozesses der Untersuchung der Tiere selbst versehentlich erfasst worden waren. Dieser Ansatz ermöglichte es ihnen, eine Vielzahl von Arten und Geweben zu scannen, von den winzigen Embryonen der Kammquallen bis hin zu den gesamten Körpern der Placozoa, ohne neue Proben sammeln zu müssen.
Die Suche brachte eine überraschende Ernte hervor. Die Forscher identifizierten sechsundzwanzig verschiedene virale Sequenzen, die elf verschiedene Virusgruppen repräsentieren. Viele davon waren völlig neu in der Wissenschaft und in keiner Datenbank zuvor gesehen worden. Die Viren gehörten zu Familien, die ein breites Spektrum des Lebens infizieren, einschließlich Pflanzen, Pilzen und anderen Tieren. Einige der gefundenen Viren waren so unterschiedlich von allem bisher Bekannten, dass sie eigene tiefe Zweige am Stammbaum der Evolution bildeten, was darauf hindeutet, dass sie schon seit unvorstellbar langer Zeit neben ihren Wirten evolviert sind. Beispielsweise fand das Team einen neuen Typ von Virus in der Kammqualle Beroe ovata, der zur selben Familie gehört wie Viren, die Fische und Menschen infizieren. Dieser neue Virus saß an der sehr Basis seines Familienbaums, was impliziert, dass er sich von seinen Verwandten vor Hunderten von Millionen Jahren abgespalten hat, vielleicht als die ersten Tiere gerade erst aufzutauchen begannen.
Die Geschichte war jedoch nicht nur eine von uralten, unveränderlichen Partnerschaften allein. Die Forscher fanden auch Viren, die offenbar kürzlich von einem Wirt auf einen anderen übergesprungen sind. Einige der in diesen antiken Tieren gefundenen Viren waren eng verwandt mit Viren, die in modernen Insekten, Pflanzen oder Pilzen vorkommen, was darauf hindeutet, dass diese mikroskopisch kleinen Eindringlinge ständig zwischen verschiedenen Arten im Ozean hin- und herwechseln. Dieses Mischen und Kombinieren deutet darauf hin, dass der Ozean ein geschäftiger Kreuzungspunkt ist, an dem Viren häufig die Wirte wechseln, anstatt an einem Ort zu verharren, an dem sie für immer in einer einzigen Beziehung gefangen bleiben. Die Studie zeigte auch, dass diese Viren nicht nur vorübergehend vorbeiziehen; sie sind in den sehr frühesten Stadien des Lebens zu finden, einschließlich der Embryonen von Kammquallen, was darauf hindeutet, dass Infektionen beginnen können, noch bevor ein Tier vollständig geformt ist.
Eine der beeindruckendsten Entdeckungen betraf die Struktur der Viren selbst. Durch den Einsatz fortschrittlicher Computermodellierung zur Vorhersage der 3D-Formen der viralen Proteine bestätigten die Forscher, dass einige dieser antiken Viren dieselben fundamentalen Bausteine teilen wie Viren, die heute Fische und Menschen infizieren. Diese strukturelle Ähnlichkeit, kombiniert mit ihrer tiefen Position im Stammbaum der Evolution, stützt die Idee, dass diese antiken Viren überlebensfähige Überbleibsel sind. Dennoch ist das Bild komplex. Während einige Viren scheinbar seit dem Beginn des tierischen Lebens mit ihren Wirten koexistiert haben, scheinen andere jüngere Ankömmlinge zu sein, die von ihrer Beute oder dem umgebenden Wasser auf diese antiken Tiere übergesprungen sind. Die Studie legt nahe, dass die virale Welt der frühen Tiere eine dynamische Mischung aus tiefen, historischen Verbindungen und ständigem, laufendem Austausch ist.
Die Ergebnisse stellen die einfache Sichtweise in Frage, dass antike Tiere nur antike Viren beherbergen. Stattdessen offenbaren sie ein reiches und vielfältiges Ökosystem, in dem langfristige Beziehungen und jüngste Sprünge nebeneinander existieren. Die Forscher merkten an, dass einige der gefundenen Viren so verschieden waren, dass sie nicht mit Zuversicht in bestehende Kategorien eingeordnet werden konnten, was auf eine riesige, unerforschte Vielfalt des Lebens im Ozean hindeutet, die wir gerade erst zu erblicken beginnen. Indem sie die genetischen Fußabdrücke untersuchten, die in diesen einfachen, antiken Kreaturen hinterlassen wurden, bietet die Studie ein neues Fenster in die tiefe Vergangenheit der Virus-Evolution. Sie zeigt, dass die Geschichte der Viren keine gerade Linie ist, sondern ein verwobenes Netz, das aus dem langsamen, stetigen Drift der Koevolution und den plötzlichen, scharfen Sprüngen der Infektion über die Grenzen der Arten hinweg gewebt ist. Diese Arbeit erweitert unser Verständnis davon, wo Viren leben und wie sie sich bewegen, und erinnert uns daran, dass selbst die einfachsten Tiere eine komplexe und antike Geschichte des viralen Lebens in sich tragen.
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