Grundsätzlich hat unser Planet schon vor Jahrmilliarden Lebensformen hervorgebracht, wie aus Funden von biologischen Ablagerungen hervorgeht. Doch diese Organismen blieben lange auf einem eher bescheidenen Entwicklungsniveau: Es handelte sich um Archaeen und Bakterien – Prokaryoten mit einer vergleichsweise simplen Zellstruktur ohne Zellkern und Organellen. Doch dann kam es irgendwann zu einem evolutionären Paukenschlag, der die Entwicklungsgeschichte des Lebens nachhaltig prägen sollte: Die ersten Lebensformen mit komplexem Zellaufbau entstanden – die Eukaryoten. Aus ihnen entwickelten sich dann die höheren Lebewesen, von den Pflanzen über die Tiere bis zum Menschen.
Die geheimnisvollen Asgard-Archaeen im Visier
In der Wissenschaft geht man derzeit davon aus, dass die ersten Eukaryoten durch die Verschmelzung von mehreren Mikroben zu einem hybriden Organismus entstanden sind. Dieser Endosymbiontentheorie zufolge haben Archaeen einst Bakterien in sich aufgenommen, die sich dann in ihnen zu Zellorganellen entwickelt haben, darunter den Mitochondrien und Plastiden. Untersuchungsergebnisse deuten dabei darauf hin, dass die ersten Eukaryoten Nachkommen einer speziellen Gruppe der Archaeen waren, deren Nachfahren bis heute existieren: Die sogenannten Asgard-Archaeen besitzen Merkmale, die sie als die nächsten bekannten prokaryotischen Verwandten der Eukaryoten auszeichnen. Asgard-Archaeen wurden in Tiefseesedimenten und heißen Quellen auf der ganzen Welt entdeckt. Sie bleiben allerdings geheimnisvoll, denn sie lassen sich nur schwer im Labor züchten und untersuchen.
In ihrer aktuellen Studie haben sich die Wissenschaftler um Brett Baker von der University of Texas at Austin nun erneut mit der Erforschung der Asgard-Archaeen beschäftigt. Ihre Ergebnisse basieren auf der Untersuchung von genetischem Material aus dem Lebensraum der Mikroben, aus dem sich ihre Genome rekonstruieren lassen. Die Forscher widmeten sich bei ihren Analysen vor allem der Suche nach genetischen Spuren von Viren, die die Asgard-Archaeen befallen. Sie durchstöberten dazu gezielt die sogenannten Crispr-Arrays der Mikroben, die wie eine Art Archiv Stücke des Erbguts von Viren aufbewahren, die zuvor eine Infektion bei ihnen verursacht haben.
Entwickelten sich Zellkerne aus Viren?
Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler nun erstmals virale Erreger bei dieser evolutionär bedeutsamen Gruppe der Archaeen identifizieren: Sie entdeckten und charakterisierten sechs relativ große doppelsträngige DNA-Virusgenome. “Das Spannende ist, dass es sich um völlig neue Arten von Viren handelt, die sich von denen unterscheiden, die wir bisher von Archaeen kennen”, sagt Baker. Konkret zeigten die genetischen Analysen: Die neu entdeckten Viren weisen einige Merkmale auf, die denen von Viren ähneln, die Eukaryoten infizieren. Unter anderem besitzen sie etwa die Fähigkeit, ihre eigene DNA zu kopieren und die Maschinerie ihrer Wirte zur Herstellung von Proteinen in spezieller Weise zu nutzen.
