Das größte Virus der Welt

Mit bloßem Auge sichtbar, ausgestattet mit mehr als 2500 Genen: Französische Forscher haben einen völlig neuen Typ von Erreger gefunden

Marseille. Jahrtausende lang ruhte die Büchse der Pandora unbemerkt an der Küste Chiles. In der Mündung des Tunquen, im schlammigen Untergrund des Flusses eingegraben, wartete sie auf ihre Entdeckung. Des Menschen unstillbare Neugierde würde sie irgendwann ans Tageslicht befördern – und ihr Inhalt unser Verständnis über das irdische Leben vollkommen durcheinanderbringen. Genau das ist jetzt geschehen.

Französische Forscher von der Aix-Marseille Universität haben aus dem Flussschlamm eine neue Art von Virus ausgegraben. Während sich das Erbgut aller anderen Viren mithilfe von Gendatenbanken problemlos kategorisieren lässt, können die Gene der Pandoraviren genannten Erreger größtenteils nicht eingeordnet werden. „Da mehr als 93 Prozent der Gene des Pandoravirus nichts Bekanntem gleicht, kann ihre Herkunft nicht anhand irgendeiner bekannten zellulären Abstammung zurückverfolgt werden“, berichtet das Team um Chantal Abergel und Jean-Michel Claverie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science“.

Aus diesem Grund erhielt die Virusfamilie ihren jetzigen Namen. Unheil, wie ihr Namensvetter aus der griechischen Mythologie, bringen die Pandoraviren zwar wohl nicht über die Menschheit. Sie infizieren in erster Linie einzellige Amöben. Aber die Pandoraviren werfen viele Fragen auf, deren Antworten alte Denksysteme völlig über den Haufen werfen könnten. „Die Öffnung dieser Büchse der Pandora wird in jedem Fall mit unserem jetzigen Verständnis von Viren komplett brechen“, sagt Umweltvirologe Abergel.

Da die DNA der Pandoraviren so wenig mit dem Erbgut anderer Lebewesen gemeinsam habe, sei eine Zuordnung nach dem alten System unmöglich. Die französischen Wissenschaftler hätten damit nicht nur eine neue Virusfamilie gefunden – sondern eine ganz neue Kategorie irdischen Lebens, die von einer bisher unbekannten Urzeitzelle abstammen könnte.

Dass die Überbleibsel einer Urzeitzelle so lange unentdeckt blieben, mag zunächst erstaunlich erscheinen. Andererseits: Wer sucht schon im Untergrund eines chilenischen Flussbodens nach neuen Erbgutstrukturen? „Solche Sedimente sind noch kaum erforscht und es ist schwierig, mit ihnen zu arbeiten“, erklärt Claverie. Allerdings hätten sich gerade in der letzten Zeit die Hinweise verdichtet, dass sich die Mühe lohnen könnte. Denn bereits vor vielen Jahren wurde mit dem Glauben gebrochen, dass alle Viren nach einem ähnlichen Schema aufgebaut sind: winzig klein, mit einer Handvoll Genen.

In einem Kühlturm im englischen Bradford entdeckte man im Jahr 1992 das sogenannte Mimivirus – ein Brocken von einem Erreger. Mehr als 0,7 Mikrometer war es groß und trug mehr als tausend Gene in sich. Zum Vergleich: Das Influenzavirus ist nur 100 Nanometer groß und hat gerade einmal 13 Gene. Kein Wunder also, dass seine Entdecker das Riesenvirus zunächst gar nicht als solches erkannten. Stattdessen machten sie erst einmal ein Bakterium daraus, dem sie den Namen „Bradfordcoccus“ gaben – das kugelförmige Bakterium aus Bradford.

Dass das Bakterium aber tatsächlich ein Virus war, stellte man erst elf Jahre später fest. Die Richtigstellung erfolgte genau von den Virologen, die nun auch die Pandoraviren entdeckt und untersucht haben. Abergel und Claverie waren bereits im Jahr 2003 Teil jenes Forschungsteams, das das Mimivirus analysierte. Dabei kam heraus, dass der Erreger einem Kleinstlebewesen, wie einem Bakterium, nur äußerlich ähnelte. Und so wurde aus dem Bradfordcoccus das „Mimicking-Microbe-Virus“ – kurz: das Mimivirus.

Im Gegensatz zu einem Virus ist ein Bakterium selbstständig lebensfähig. Es hat nicht nur ein großes Genom mit allen überlebenswichtigen Programmen, sondern auch einen Zellapparat, der sie ausführen kann. Ein Virus besteht aus nicht vielmehr als aus einem Programm mit einer Hülle. Genau deshalb ist es in der Regel auch wesentlich kleiner als ein Bakterium. Will das Virus sich vermehren, so muss es einen fremden Stoffwechselapparat missbrauchen: Statt für sich selbst zu produzieren, wird die befallene Zelle auf Virusproduktion ausgerichtet.

Das Mimivirus hackt sich bevorzugt in Amöben ein. Dabei handelt es sich um eine Gruppe von Einzellern, die sich nahezu überall auf der Welt finden. Doch wohl nicht überall tragen sie auch die Riesenviren in sich. Abergel und Claverie wollten aber mehr Amöben mit Riesenviren finden. Deshalb verglichen die Wissenschaftler die neu entdeckten Gensequenzen mit Umweltdatenbanken. Ihr Vergleich ergab, dass weitere Riesenviren mit größter Wahrscheinlichkeit in Meeresnähe zu finden sind. „Wir begannen in Las Cruces in Chile, weil dieser Ort für seine enorme Biodiversität bekannt ist,“ sagt Abergel. Im Jahr 2010 entdeckten die beiden ein weiteres Virus, das sogar noch größer war: das Megavirus chilensis.

Bestätigt durch ihre bisherigen Entdeckungen beschlossen die Forscher weiterzusuchen. Die Proben, die sie einst aus dem Sediment des Tunquen Flusses entnommen hatten, wurden noch einmal gründlich durchgescannt. Dabei fanden sie noch mehr atypische, sich vermehrende „new life forms“ (NLFs), wie sie die Pandoraviren zunächst nannten.

Das Pandoravirus übertraf alle bisherigen Vorstellungen. „Wir waren zwar darauf vorbereitet, neue Riesenviren ähnlicher Größenordnung wie das Megavirus chilensis zu finden. Das Pandoravirus besitzt mit etwa 2.500 Genen jedoch mehr als doppelt soviel Menge Erbgut wie die Megaviren“, sagt Claverie, bei einer Größe von einem Mikrometer. Trotz des abermaligen Erfolges blieb jedoch zunächst eine Frage ungeklärt: ob die chilenische Küste eine einzigartige Brutstätte für Riesenviren ist. Um dieses Rätsel zu lösen, nutzte Claverie ein wissenschaftliches Meeting in Australien, um eine Probe andernorts zu gewinnen. Er stapfte in einen Teich nahe Melbourne und brachte seinen Kollegen in Südfrankreich damit ein ganz besonderes Geschenk mit: Australischen Teichschlamm.

Bereits dieses erste Souvenir erwies sich als Erfolg. Der australische Teichschlamm enthielt Pandoraviren, das ergab die weitere Analyse. Damit gibt es nun mindestens zwei Orte auf der Erde, an denen Riesenviren wohl Jahrtausende lang unentdeckt geblieben sind – und diese Orte liegen mehr als 11.000 Kilometer voneinander entfernt.

Die Probe aus Australien hielt allerdings noch eine weitere Überraschung bereit. Zunächst nahmen die Umweltvirologen nämlich an, dass sie denselben Virustyp wie aus Chile unter ihrem Okular liegen hätten. Erst der Quervergleich beider Gen-Sequenzen ergab, dass es sich tatsächlich um zwei unterschiedliche Viren einer völlig neuen Virusfamilie handelte – der Familie der Pandoraviren.

Diese neue Virusfamilie hat nicht nur besonders große Mitglieder. Sie haben wahrscheinlich auch alle einen besonderen gemeinsamen Vorfahren. Während sowohl Mimi- als auch Megavirus bereits bekannte Gene in sich tragen, beherbergen die Pandoraviren größtenteils unbekannte Gensequenzen. Die Pandoraviren besitzen mehr als 2000 neue Gene, die für Proteine und Enzyme kodieren, die bisher unbekannte Dinge tun und an bisher unbekannten Stoffwechselwegen teilnehmen. Sie könnten daher von gewaltigem Interesse für Pharmaindustrie und Biotechnologie sein.

Im Nachhinein könnte sich die Namensgebung damit als noch trefflicher erweisen. Denn im griechischen Mythos enthält die Büchse der Pandora nicht nur Leid und Unheil, sondern auch die Hoffnung.