Enorme bacteriedodende virussen liggen op de loer in ecosystemen over de hele wereld, van warmwaterbronnen tot zoetwatermeren en rivieren. Nu heeft een groep onderzoekers enkele van deze zogenaamde bacteriofagen ontdekt die zo groot en zo complex zijn dat ze de grens tussen leven en niet-leven vervagen, volgens nieuwe bevindingen.
Bacteriofagen of kortweg 'fagen' zijn virussen die specifiek bacteriën infecteren. Fagen en andere virussen worden niet als levende organismen beschouwd omdat ze zonder de hulp en cellulaire machinerie van een ander organisme geen biologische processen kunnen uitvoeren.
Dat betekent niet dat ze onschadelijk zijn: fagen zijn de belangrijkste aanjagers van ecosysteemverandering omdat ze ten prooi vallen aan bacteriepopulaties, hun metabolisme veranderen, antibioticaresistentie verspreiden en verbindingen dragen die ziekten veroorzaken bij dieren en mensen, volgens de onderzoekers in een nieuwe studie , gepubliceerd op 12 februari in het tijdschrift Nature.
Om meer te weten te komen over deze stiekeme indringers, zochten de onderzoekers door een DNA-database die ze hadden gemaakt op basis van monsters die zij en hun collega's hadden verzameld uit bijna 30 verschillende omgevingen over de hele wereld, variërend van het lef van mensen en elanden uit Alaska tot een Zuid-Afrikaanse bioreactor en een Tibetaanse hete lente, volgens een verklaring.
Uit dat DNA ontdekten ze 351 enorme fagen met genomen die vier of meer keer groter waren dan het gemiddelde genoom van fagen. Daaronder was de grootste tot nu toe gevonden faag met een genoom van 735.000 basenparen - de nucleotidenparen die de sporten vormen van de "ladder" -structuur van het DNA-molecuul - of bijna 15 keer groter dan de gemiddelde faag. (Het menselijk genoom bevat ongeveer 3 miljard basenparen.)
Deze fagen zijn 'hybriden tussen wat we beschouwen als traditionele virussen en traditionele levende organismen', zoals bacteriën en archaea, hoofdauteur Jill Banfield, een universiteit van Californië, Berkeley, hoogleraar aard- en planeetwetenschappen en milieukunde, beleid en management, zei in de verklaring. Het genoom van deze enorme faag is volgens de verklaring veel groter dan het genomen van veel bacteriën.
De auteurs ontdekten dat veel van de genen codeerden voor eiwitten die ons nog onbekend zijn. Ze ontdekten dat de fagen een aantal genen hadden die niet typerend zijn voor virussen, maar wel voor bacteriën, aldus de verklaring. Sommige van deze genen maken deel uit van een systeem dat bacteriën gebruiken om virussen te bestrijden (en werden later door mensen aangepast om genen te bewerken, een techniek genaamd CRISPR-Cas9).
Wetenschappers weten het niet zeker, maar ze denken dat zodra deze fagen hun DNA in bacteriën injecteren, het eigen CRISPR-systeem van de fagen het CRISPR-systeem van de bacteriën versterkt. Op die manier zou het gecombineerde CRISPR-systeem kunnen helpen om andere fagen te targeten (de concurrentie uit de weg ruimen).
Bovendien ontdekten ze dat sommige van de fagen genen hadden die codeerden voor eiwitten die nodig zijn voor het functioneren van ribosomen - een cellulaire machine die genetisch materiaal omzet in eiwitten (de eiwitten zijn de moleculen die de instructies van DNA uitvoeren). Deze eiwitten worden meestal niet aangetroffen in virussen, maar ze worden wel gevonden in bacteriën en archaea, volgens de verklaring.
Sommige van deze nieuwe fagen kunnen volgens de verklaring ook de ribosomen in hun bacteriegast gebruiken om meer kopieën van hun eigen eiwitten te maken.
"Wat het leven van niet-leven scheidt, is meestal het hebben van ribosomen en het vermogen om te vertalen; dat is een van de belangrijkste bepalende kenmerken die virussen en bacteriën, niet-leven en leven scheiden", co-lead auteur Rohan Sachdeva, een onderzoeksmedewerker bij UC Berkeley, zei in de verklaring. 'Sommige grote fagen hebben veel van dit vertaalmechanisme, dus ze vervagen de lijn een beetje.'
- De 9 dodelijkste virussen op aarde
- 28 verwoestende infectieziekten
- 5 manieren waarop darmbacteriën uw gezondheid beïnvloeden
