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02.10.25  Degenerative Ursprünge von Viren

Belege aus Mimivirus und Sukunaarchaeum

Peter Borger

Die evolutionären Ursprünge von Viren sind seit langem umstritten, wobei Hypothesen von ursprünglichen genetischen Elementen bis hin zu entkommenen Zellbestandteilen reichen. Nach einer alternativen Hypothese, der sogenannten Reduktionshypothese, stammen Viren von komplexen zellulären Vorfahren ab, die im Laufe der Zeit viele Gene verloren haben – so stark, dass sie schließlich nur noch als Parasiten innerhalb von Zellen leben und sich vermehren konnten. Diese Hypothese wird durch die genomische Komplexität großer DNA-Viren gestützt.

Mimivirus: Ein Virus, das wie ein defektes Bakterium aussieht

„Man stelle sich Viren nicht als winzige Eindringlinge vor, die plötzlich aus dem Nichts auftauchten, sondern als Überreste einst unabhängiger Lebewesen, die im Laufe der Zeit zerfielen.“ Diese Idee, die Reduktionshypothese genannt wird, besagt, dass Viren ursprünglich komplexe Zellen waren, vielleicht Bakterien oder ähnliche Mikroben, die so viele Teile ihres genetischen Bauplans verloren haben, dass sie zu Parasiten wurden und daher mittlerweile auf andere Zellen angewiesen sind, um zu überleben (Claverie 2005). Zwei faszinierende Beispiele – Mimivirus, ein Riesenvirus, und Sukunaarchaeum, ein superkleiner Mikroorganismus, der sich wie ein Virus verhält – verdeutlichen, wie dies geschehen könnte.

Im Jahr 2003 entdeckten Wissenschaftler ein merkwürdiges Gebilde in einer Wasserprobe, das sie als Mimivirus bezeichneten. Der Fund war allerdings riesig für ein Virus – etwa 750 Nanometer breit, groß genug, um unter einem normalen Mikroskop gesehen zu werden (ein Nanometer ist ein Millionstel eines Millimeters). Zunächst hielt man es für ein Bakterium, weil es sich unter dem Mikroskop mittels eines für Bakterien typischen Farbtestes verfärbte (Raoult 2004). Mimivirus infiziert Amöben, das sind einzellige Lebewesen, die oft im Boden oder Wasser vorkommen. Sein Erbgut (Genom) ist für ein Virus massiv – 1,2 Millionen Basenpaare mit über 900 Genen, die wie Rezepte zur Herstellung von Proteinen sind (Raoult 2004). Man kann sich Basenpaare als Buchstaben in der DNA-Bauanleitung vorstellen. Das ist bemerkenswert, da einige Bakterien ähnliche Genomgrößen haben.

Abb. 507 Mimivirus unter dem Elektronenmikroskop (links) und in schematischer Darstellung (rechts). (Links: Ghigo E, Kartenbeck J, Lien P, Pelkmans L, Capo C, Mege JL, Raoult D. - http://www.plospathogens.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.ppat.1000087 PLoS Pathog. 2008 Jun 13;4(6):e1000087. doi: 10.1371/journal.ppat.1000087, CC BY 2.5; und rechts nach: ViralZone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics: https://viralzone.expasy.org - VIRION at https://viralzone.expasy.org/580 Mimivirus, CC BY 4.0; jeweils Wikimedia)

Bemerkenswerterweise besitzt Mimivirus Gene, die normalerweise in lebenden Zellen vorkommen – und in Viren sonst nicht bekannt sind. Zum Beispiel verfügt es über Gene für tRNA-Synthetasen, die beim Aufbau von Proteinen helfen, indem sie die „Anleitung zum Übersetzen in Protein“ lesen (nämlich die mRNA, eine Abschrift der DNA). Die meisten Viren besitzen diese nicht, sondern nutzen diese Maschinerie von den Wirtszellen, die sie infizieren. Außerdem besitzt Mimivirus drei Topoisomerase-Gene (IA, IB und IIA), die die Struktur der DNA regulieren, indem sie diese während der Replikation (DNA-Verdopplung) entwinden. Solche Topoisomerase-Gene sind besonders aufschlussreich, da sie typisch für Bodenbakterien wie Agrobacterium, Pseudomonas oder Sinorhizobium sind (Wilcox 2025). Das lässt die Wissenschaftler vermuten, dass Mimivirus ursprünglich ein freilebendes Bakterium war, das im Laufe der Zeit Gene verlor, die es nicht mehr brauchte, als es begann, nur noch in Amöben zu leben (Claverie 2005). Mit der Zeit wurde es ein obligater Parasit, der nicht mehr eigenständig leben kann, und völlig abhängig für Nahrung auf der Amöbe angewiesen ist. Mimivirus ist wie eine Art Zwischenstadium, das noch einige alte bakterielle Werkzeuge besitzt, jetzt aber irreversibel als Virus rückgebildet ist. Es ist ein guter Beleg für die Reduktionshypothese: Eine Zelle verliert Teile, bis sie kaum noch eine eigenständige Zelle ist und sich wie ein Virus verhält.

Abb. 508 Mimivirus hat die Amöbe Acanthamoeba castelanii befallen und stellt nun neue Kopien seiner selbst her; 8 Stunden nach Infektion. (Nach ICTV International Committee on Taxonomy of Viruses - https://talk.ictvonline.org/cfs-file/__key/communityserver-wikis-components-files/00-00-00-00-21/f21_2D00_04_2D00_9780123846846.png at https://talk.ictvonline.org/ictv-reports/ictv_9th_report/dsdna-viruses-2011/w/dsdna_viruses/118/mimiviridae-figures ICTV 9th Report (2011), CC BY-SA 4.0, Wikimedia)

Sukunaarchaeum: Ein Mikroorganismus, der sich wie ein Virus verhält

Im Jahr 2025 stießen Forscher zufällig auf einen bislang unbekannten Mikroorganismus namens Sukunaarchaeum, während sie den im Meer lebenden Dinoflagellaten Citharistes regius untersuchten – dies ist ein winziger Einzeller aus der Gruppe der „Panzergeißler“ (Dinophyta). Sie suchten eigentlich nicht danach – der Organismus tauchte in ihren DNA-Analysen zufällig auf. Sukunaarchaeum hat ein sehr kleines Genom, nur 238.000 Basenpaare mit 189 Genen (Harada 2025). Das ist winzig im Vergleich zu den meisten Mikroben, sogar kleiner als das vieler Viren! Die meisten seiner Gene dienen der eigenen Vervielfältigung, aber es fehlen fast alle Gene, die für die Energieerzeugung oder für die Herstellung grundlegender Moleküle benötigt werden. Die Situation ist vergleichbar mit einer Fabrik mit nur einem Kopierer, die aber keine Rohmaterialien besitzt (Wilcox 2025).

Abb. 509 Schematische Darstellung von Sukunaarchaeum mirabile (links) mit einem winzigen Genom von ca. 238.000 Basenpaaren. Dieser parasitiert den Dinoflagellaten Citharistes regius (rechts); nicht im Größenmaßstab. (Links nach Harada et al. 2025, CC-BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/; rechts: Encyclopædia Britannica 1911, Public Domain)

Das bedeutet, dass Sukunaarchaeum sich wie ein Virus verhält und einige lebensnotwendige Maschinerien zwingend (obligatorisch) vom Wirt, dem Dinoflagellaten, „stiehlt“. Seine DNA ist kreisförmig wie bei manchen Viren, und sein kleines Genom lässt es so erscheinen, als sei es auf dem Weg, ein Virus zu werden. Wissenschaftler vermuten, dass es ursprünglich ein Archaeon war – eine Art Mikroorganismus, der sich von Bakterien unterscheidet, aber dennoch eine lebende Zelle ist –, welches im Laufe der Zeit die meisten seiner Gene verlor und zum Parasiten wurde. Das ist ein weiteres Beispiel für die Reduktionshypothese: Eine Zelle degeneriert, verliert ihre Unabhängigkeit und wird virusähnlich (Claverie 2005). Sukunaarchaeum ist wie ein Schnappschuss dieses Prozesses, der gerade jetzt im Ozean stattfindet.

Zur Bedeutung dieser Befunde

Sowohl Mimivirus als auch Sukunaarchaeum unterstützen die Idee, dass Viren von degenerierten Zellen abstammen. Mimivirus mit seinem großen Genom und seinen bakteriellen Restgenen sieht aus wie ein fast komplett degeneriertes Bakterium (Raoult 2004). Sukunaarchaeum mit seinem winzigen Genom und dem virusähnlichen Verhalten scheint ein Archaeon zu sein, das denselben Weg geht (Wilcox 2025). Diese Fälle deuten darauf hin, dass Viren nicht Stationen einer zunehmenden Komplexität des Lebens sind, sondern Anzeichen dafür, dass Leben zerfällt, simpler und unselbstständiger wird. Dabei schließen diese Beispiele jedoch nicht aus, dass auch harmlose Viren zur ursprünglichen Schöpfung gehören und biologische oder geophysikalische Funktionen erfüllen, – oder auch dass manche Viren spontan innerhalb von Genomen entstehen (Borger 2017).

Die degenerativen Prozesse, die bei Mimivirus und Sukunaarchaeum beobachtet werden, lassen sich unter der Annahme verstehen, dass die Welt ursprünglich in einem Zustand der Vollkommenheit erschaffen wurde, jedoch nach dem Sündenfall dem Verfall unterworfen worden ist (Genesis 1,31; 3). Der Zerfall komplexer zellulärer Organismen zu parasitären, virusähnlichen Einheiten kann die umfassende Verderbnis widerspiegeln, die biologische Systeme durchdringt (Römer 8,20-22). Diese Perspektive legt nahe, dass die Entstehung von Viren, gekennzeichnet durch den Verlust von Autonomie und die Lebensweise als Parasit, eine Folge einer Welt ist, die nicht mehr in ihrem ursprünglichen, guten Zustand ist, sondern nun Spuren der Degeneration trägt.

Quellen

Borger P (2017) Darwin Revisited – or how to understand biology in the 21^st century. Scholars´ Press.
Borger P (2020) Was sind Viren und woher stammen sie? Genesisnet News vom 03.04.2020. https://genesis-net.de/n/278-0/.
Claverie J-M, & Abergel C (2009) Mimivirus and its virophage. Annual Review of Genetics 43, 49–66, https://doi.org/10.1146/annurev-genet-102108-134255.
Harada R, Nishimura Y, Nomura M et al. (2025) A cellular entity retaining only its replicative core: Hidden archaeal lineage with an ultra-reduced genome-. bioRxiv (preprint), https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.05.02.651781v1.full.
Raoult D, Audic S, Robert C et al. (2004) The 1.2-megabase genome sequence of Mimivirus. Science 306, 1344–1350, https://doi.org/10.1126/science.1101485.
Wilcox C (2025) Microbe with bizarrely tiny genome may be evolving into a virus. Science News vom 13.06.2025, doi: 10.1126/science.z7ekqxv.

Diese News kann man auch auf der neuen Website Genesis-net.de lesen: https://genesis-net.de/n/363-0/

Autor dieser News: Peter Borger, 02.10.25

 
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