scinexx | Uralte Viren als Schlüssel zur Artenexplosion nach Massenaussterben: Ermöglicht erst eine nahezu virenfreie Umgebung die Entwicklung neuer Merkmale? - Massenaussterben, Viren, Evolution, Vulkanausbrüche, Meteoriteneinschläge, Wirte, Coevolution, Computermodell, Artensterben

Freitag, 10.02.2012

Uralte Viren als Schlüssel zur Artenexplosion nach Massenaussterben

Ermöglicht erst eine nahezu virenfreie Umgebung die Entwicklung neuer Merkmale?

Immer wieder haben Meteoriteneinschläge, Vulkanausbrüche oder Klimaveränderungen Massenaussterben im Laufe der Erdgeschichte ausgelöst. Ganze Tier- und Pflanzengruppen gingen dabei zugrunde, danach jedoch explodierte die Artenvielfalt förmlich. Jetzt haben Wissenschaftler am Meeresboden eine Gruppe uralter Viren entdeckt, die alle Aussterbeereignisse überlebt zu haben scheint. Sie geben wertvollen Aufschluss über die Mechanismen, die solche „Riesenschritte“ der Evolution ermöglichten.


	Meteoriteneinschlag © Don Davis / NASA / JPL

Seit Jahrmillionen existieren die so genannten Crenarchaealen Viren an den heißen Quellen der Tiefsee. Hier, in den sauren Bedingungen befallen sie die an den Thermalschloten lebenden Bakterien, die acidophilen Hyperthermophilen. Wie Wissenschaftler bei Analysen der Viren herausgefunden haben, müssen diese nicht nur die meisten Massensterben überlebt haben, sie sind auch extrem vielgestaltig: Sie gleichen Scheiben, Flaschen, Glühbirnen, geschwänzten Vielecken und zahlreichen weiteren Formen – sind dabei aber komplett anders als alle anderen Lebensformen.

Wie aber konnten sich die Crenarchealen Viren so verschieden und einzigartig differenzieren? Das haben Matti Jalasvuori und Jaana K.H. Bamford von der Universität von Jyväskylä in Finnland jetzt untersucht. Die Forscher entwickelten ein Computermodell, das die Evolution der Viren nachvollzieht und erklärt. Basis ist dabei die Coevolution von Viren mit ihren Wirten, da die Viren eigenständig nicht überleben können.

Modell kombiniert zwei Theorien
Das Modell wirft ein interessantes neues Licht auf die Wechselwirkungen von Massenaussterben, Viren und ihren Wirten. Denn nach gängiger Theorie üben Krankheitserreger wie Viren und Bakterien einen Selektionsdruck auf Organismen aus: Wie in einer Art evolutionärem Wettrüsten überleben vor allem die Lebensformen, die in immer neuen Anpassungen verhindern, dass die Erreger sie schwächen oder töten. Gleichzeitig gibt es die Theorie, dass Aussterbeereignisse der Evolution neuen Schub verleihen, indem sie alte Arten beseitigen und damit Raum für neue Entwicklungen schaffen.

Jalasvuori und Bamford haben nun in ihrem Modell beide Theorien kombiniert und belegen, dass das Leben ohne die Massenaussterben möglicherweise niemals die heutige Komplexität der Vielzeller erreicht hätte. Auch das Warum zeigt ihre Untersuchung. Denn die Aussterbeereignisse, so das Ergebnis der Studie, stoppten oder schwächten den Selektionsdruck durch die Viren und machten damit auch Entwicklungen und Mutationen erfolgreich, die völlig neue Eigenschaften hervorbrachten.

Viren sterben gemeinsam mit ihren Wirten aus
Denn immer wenn ein Aussterbeereignis viele Organismen in einer Umwelt abtötet, nimmt auch die Anzahl der Viren aus Mangel an Wirten ab. Die Überlebenden, die bisher unter dem Selektionsdruck standen, ständig ihre Antivirenstrategien weiterzuentwickeln, leben plötzlich in einer fast virenfreien Umgebung. Dadurch können sich auch Mutationen als erfolgreich durchsetzen, die nichts mit Virenabwehr zu tun haben, dafür aber langfristig neue, komplexere Merkmale hervorbringen. Dieser Mechanismus könnte nach Ansicht der Forscher eine Erklärung dafür sein, warum nach Massenaussterben so viele neue Entwicklungen auftreten.

„Ich finde den Gedanken, dass Viren gemeinsam mit ihren Wirten aussterben können, sehr wichtig“, erklärt Jalasvuori. „Es ist eine weit verbreitete Annahme, dass Viren in gewissem Sinne die Evolution ihrer Wirte kontrollieren. Einige der evolutionären Errungenschaften, die wir heute sehen, könnten sich erstmals in den Genomen von Organismen einer virenfreien Umwelt entwickelt haben.“

(Physorg, 14.04.2009 - NPO)

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