Wissenschaftler entdecken alte Viren, die in Permafrost und gefrorenen Überresten eingeschlossen sind, und lassen sie wieder auferstehen. Gefangen in kalten arktischen Böden und Flussbetten wimmelt es auf der Welt von uralten Mikroben. Bakterien und Viren, die vor Tausenden von Jahren existierten, sind in prähistorischen Permafrostschichten eingefroren. Steigende Temperaturen könnten dazu führen, dass der größte Teil des Eises schmilzt und diese Mikroben aus ihren eisigen Gefängnissen befreit werden. Die gefundenen Viren sind harmlos, andere, noch nicht untersuchte Mikroorganismen können jedoch bei ihrer Freisetzung Menschen oder andere Tiere infizieren.
Der Permafrost im Fernen Osten Russlands schmilzt rasant und könnte zur Entstehung unbekannter, lange ruhender Viren führen. Michael Robinson Chavez/The Washington Post
„Das Risiko wird bei der globalen Erwärmung unweigerlich zunehmen, da sich die Permafrostschmelze weiter beschleunigt und mehr Menschen die Arktis bevölkern“, sagte Jean-Michel Claverie, ein Computerbiologe an der Universität Aix-Marseille in Frankreich, der alte und exotische Viren untersucht, gegenüber CNN.
Bisher haben Wissenschaftler nur Permafrostviren untersucht, die einzellige Organismen namens Amöben infizieren, da diese Viren harmlos sind und als gutes Modell für andere Viren dienen, die möglicherweise unter dem Eis lauern.
Pithovirus sibericum ist eines der größten jemals entdeckten Viren. Für Menschen und andere Tiere ist das Virus ungefährlich. Es ist etwa 1,5 Mikrometer lang, etwa so groß wie ein kleines Bakterium, und gehört zu einer Gruppe sogenannter „Riesenviren“, bei denen es sich um doppelsträngige DNA-Viren handelt, die bis auf wenige Ausnahmen unter einem Lichtmikroskop sichtbar sind. P. sibericum erscheint als dickwandiges Oval mit einem Loch an einem Ende, gekrönt von einer Korkstruktur und einem wabenartigen Netzwerk.
Wissenschaftler, die nach unbekannten Krankheitserregern suchen, haben P. sibericum tief im Kern des alten sibirischen Permafrosts entdeckt, der im Jahr 2000 aus Kolyma im Fernen Osten Russlands geborgen wurde. Sie haben das 30.000 Jahre alte Virus wiederbelebt, indem sie eine Permafrostprobe Amöben ausgesetzt haben, den einzigen bekannten Wirten von P. sibericum.
Pithosvirus sibericum ist eines der größten jemals entdeckten Viren und weist an einem Ende eine pfropfenartige Struktur auf. Giulia Bartoli/Chantal Abergel, IGS und CNRS-AMU
„Unser Protokoll besteht darin, Amöbenkulturen (im Labor) mit verschiedenen Proben in Kontakt zu bringen, in der Hoffnung, dass diese Viren enthalten, die die Amöben infizieren können“, sagte Claverie.
Die Forscher benannten das Virus nach dem griechischen Wort „pithos“, das sich auf große Behälter oder Amphoren bezieht, die die alten Griechen zur Aufbewahrung von Wein und Lebensmitteln verwendeten. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie 2014 in einer Studie in der Fachzeitschrift PNAS.
Mollivirus sibericum (Sibirisches Mollivirus) wurde gefroren in derselben 30.000 Jahre alten sibirischen Permafrostprobe gefunden wie P. sibericum. M. sibericum-Partikel sind kleiner als die von P. sibericum (0,6 bis 1,5 Mikrometer lang), aber auch unter einem Lichtmikroskop sichtbar und gelten als Riesenviren. Das etwa kugelförmige Virus ist von einer haarigen Schutzschicht umgeben und kann aus jeder Amöbe, die es infiziert, 200 bis 300 neue Viruspartikel produzieren und freisetzen.
Während M. sibericum keine Gefahr für Menschen oder andere Tiere darstellt, deutet die Entdeckung zweier alter Viren in einer Probe darauf hin, dass im Permafrost häufig ruhende Krankheitserreger lauern, warnten Forscher in einer 2015 in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlichten Studie.
„Wir können nicht ausschließen, dass entfernte Viren aus alten sibirischen Menschen- (oder Tier-)Populationen wieder auftauchen, wenn arktische Permafrostschichten schmelzen und/oder durch industrielle Aktivitäten zerstört werden“, schreiben sie in ihrer Studie.
Pithovirus-Mammut ist der zweite nachgewiesene Stamm des Pithovirus, der aus einem 27.000 Jahre alten versteinerten Wollknäuel eines Mammuts isoliert wurde, das am Ufer des Flusses Jana im Fernen Osten Russlands gefunden wurde. P. mammoth hat ein großes und längliches Partikel mit einer Länge von 1,8 Mikrometern und eine korkartige Struktur wie P. sibericum. Ihr einziger Wirt sind Amöben.
Mammoth Pithovirus, Mammoth Pandoravirus und Mammoth Megavirus wurden in einer 27.000 Jahre alten Permafrostprobe gefunden, die Mammuthaare enthielt
Claverie und Kollegen beschrieben P. mammoth in einer Anfang des Jahres veröffentlichten Studie. Diese Studie identifizierte 13 aus sibirischem Permafrost gewonnene Viren, von denen drei – P. mammut, Megavirus-Mammut und Pandoravirus-Mammut – in derselben prähistorischen Probe gefunden wurden, die Mammutwolle enthielt.
P. mammoth (Mammoth Pandoravirus) ist ein Virusstamm aus der Familie der Pandoraviridae, die die überwiegende Mehrheit der aus Permafrost gewonnenen Viren ausmacht. Pandoraviren sind Amöben-infizierende Riesenviren, die große, amphorenförmige Partikel mit einer Länge von bis zu 1,2 Mikrometern besitzen.
Forscher entdeckten P. mammoth in einer gefrorenen Probe von 27.000 Jahre alten Mammuthaaren vom Ufer des Jana-Flusses und im versteinerten Mageninhalt eines 28.600 Jahre alten Mammuts auf den Ljachow-Inseln vor der Küste im Nordosten Russlands.
Das Team setzte den neuen Stamm des Pandora-Virus einer Kultur aus Amöben sowie menschlichen und Mauszellen aus, einem Standardprotokoll zum Testen, dass Viren keine Säugetierzellen infizieren können.
Pandoravirus yedoma (Pandoravirus yedoma) ist das älteste Virus, das bisher aus dem Permafrost wiederbelebt wurde. Forscher haben in Eissedimenten unter einem See in Yukechi Alas im Fernen Osten Russlands einen 48.500 Jahre alten Amöben-infizierenden Krankheitserreger entdeckt. P. yedoma ist eines von 13 „Zombie“-Viren, die in einer am 18. Februar in der Zeitschrift Viruses veröffentlichten Studie beschrieben wurden, und hat ein großes, eiförmiges Partikel mit einer Länge von 1 Mikrometer.
Pandoravirus-Yedoma wurde in Eissedimenten unter einem See im kalten Fernen Osten Russlands entdeckt
Forscher datieren Viren, die im Permafrost eingeschlossen sind, mithilfe von Radiokohlenstoff, einem radioaktiven Kohlenstofftyp, der mit einer bekannten Geschwindigkeit zerfällt und dabei helfen kann, das Alter organischer Materialien zu bestimmen. Allerdings ist in Proben, die älter als 50.000 Jahre sind, die verbleibende Menge an radioaktivem Kohlenstoff so gering, dass aktuelle Methoden das Material nicht genau datieren können.
Das Mammut-Megavirus ist das erste im Permafrost entdeckte Virus und gehört zur Familie der Mimiviridae. Mimiviren waren die ersten Viren, die von Forschern als Riesenviren eingestuft wurden, nachdem sie 1992 im Kühlturmwasser in Bradford, England, entdeckt wurden. Mimiviren infizieren Amöben und besitzen Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometern, die in einer Kapsel mit 20 identischen dreieckigen Flächen eingeschlossen sind. Megaviren wie M. mammoth gehören zur Unterfamilie Mimiviridae und weisen dieselben Merkmale auf.
Forscher isolierten den neuen Stamm zusammen mit P. mammoth und P. mammoth aus einem 27.000 Jahre alten Stück Eis und Mammuthaar, das am Ufer des Yana-Flusses gefunden wurde.
Pacmanvirus-Lupus. Pacmanviren sind eine kürzlich entdeckte Gruppe Amöben-infizierender Viren, die entfernt mit dem Virus der Afrikanischen Schweinepest aus der Familie der Asfarviridae verwandt sind. Wissenschaftler haben sie nach dem Videospiel Pac-Man benannt, weil die Proteinhülle bei Zerstörung wie ein aufgerissener Mund aussieht.
Pacmanvirus lupus ist das dritte nachgewiesene Mitglied dieser Gruppe und der erste aus Permafrost isolierte Stamm, nämlich die 27.000 Jahre alten gefrorenen Darmreste eines Sibirischen Wolfes (Canis lupus). Wissenschaftler beschrieben das kürzlich aufgetaute Virus, das sie auf Yangs Website gefunden hatten, in einer Anfang des Jahres veröffentlichten Studie.
Das Pacman-Lupus-Virus wurde wiederbelebt, nachdem Wissenschaftler es in den gefrorenen Darmresten eines Sibirischen Wolfes entdeckt hatten.
Pacman-Viren werden als Riesenviren klassifiziert, der neue Stamm ist jedoch nur 0,2 Mikrometer lang und unter dem Lichtmikroskop unsichtbar.
Cedratviren sind Riesenviren, die Amöben infizieren, die zu einer Untergruppe der Pithovirus-Familie gehören, zu der P. sibericum und P. mammoth gehören. Wissenschaftler isolierten drei bisher unbekannte Stämme des Cedratvirus aus verschiedenen Orten im russischen Fernen Osten und beschrieben sie in einer Anfang des Jahres veröffentlichten Studie.
Forscher haben Cedratvirus lena aus Permafrost an den schlammigen Ufern des Lena-Flusses im Fernen Osten Russlands geborgen. Der neue Stamm hat ein längliches Partikel mit einer Länge von 1,5 Mikrometern, das P. sibericum ähnelt, aber an jedem Ende zwei pfropfenartige Strukturen anstelle einer aufweist.
Das Team sammelte zwei weitere Stämme des Tsedrat-Virus im Fernen Osten Russlands: C. kamchatka aus gefrorenem Boden auf der Halbinsel Kamtschatka und C. duvanny aus Schlamm, der infolge des Auftauens von Permafrost unterschiedlichen Alters in den Kolyma-Fluss floss.
