Biologen haben Beweise dafür gefunden, dass Viren irgendeine Form von kollektiver Intelligenz haben und in der Lage sind, die "Spuren" zu erkennen, die ihre Konkurrenten und Verwandten in Zellen hinterlassen, und sie bei Entscheidungen zu leiten, so ein in der Zeitschrift Nature veröffentlichter Artikel.
„Diese Bakteriophagen (Viren, die Bakterien infizieren) enthalten zwei Verhaltensprogramme. Man lässt die Zelle eine große Anzahl von Kopien von sich selbst produzieren und startet ein Selbstzerstörungsprogramm darin. Wenn die zweite eingeschaltet wird, integriert sie sich in ihre DNA und geht in einen „tiefen Untergrund“mit der Möglichkeit einer Wiederbelebung in der Zukunft “, erklärt Nonia Pariente, Molekularbiologin und Herausgeber der Zeitschrift Nature Microbiology.
Soldaten des ewigen Krieges
Krankheiten und Infektionen leiden nicht nur Menschen und andere vielzellige Wesen - es gibt seit mehreren hundert Millionen Jahren einen ständigen Überlebenskrieg zwischen Bakterien und Viren. Überall sind Spuren dieses Krieges zu finden - jeder Milliliter Meerwasser enthält bis zu eine Milliarde "Kampfviren" - Bakterien, und etwa 70% der marinen Mikroorganismen sind mit ihnen infiziert.
In Milliarden von Jahren der Evolution haben Viren gelernt, die Aufmerksamkeit mikrobieller Abwehrsysteme zu umgehen, und letztere haben eine Art genetisches "Antivirus" entwickelt, das CRISPR-Cas9-System, das Spuren viraler DNA im Genom der Mikrobe findet und sie zum Selbstmord zwingt, um benachbarte Bakterien zu schützen. Viren reagierten auf diese "evolutionären Abwehrkräfte" mit der Schaffung eines Antivirenprogramms, das CRISPR-Cas9 unterdrückt, und das biologische Wettrüsten wurde fortgesetzt.
Rotem Sorek vom Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, und seine Kollegen fanden ein weiteres sehr interessantes Beispiel für eine von Viren erfundene "Waffe", indem sie untersuchten, wie der Phi3T-Bakteriophage, der gewöhnliche Bazillen (Bacillus subtilis) infiziert, funktioniert.
Zunächst versuchten die Wissenschaftler, etwas völlig anderes zu verstehen - wie sich Mikroben gegenseitig über das Vorhandensein eines Virus informieren und sich darauf vorbereiten, seinen Angriff abzuwehren. Wissenschaftler glaubten, dass infizierte Bakterien spezielle Signalmoleküle in die Umwelt abgeben, die anderen Mikroben in ihrer Kolonie über Gefahren signalisieren.
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Um dies zu testen, züchteten Sorek und seine Kollegen eine Bazillenkolonie, infizierten sie mit phi3T und filterten dann die Flüssigkeit heraus, die die Mikroben während der Infektion der Kolonie freigesetzt hatten. Die Biologen fügten einen Teil dieser Lösung einer neuen Bakterienkolonie hinzu, was darauf hindeutete, dass die Signalmoleküle, die ihre toten Freunde in das Nährmedium freisetzten, sie auf einen neuen Angriff von Viren vorbereiten und sie vor Infektionen schützen würden. Die Realität stellte sich als völlig anders heraus.
Geheime Signale
Es stellte sich heraus, dass die kurzen Proteinmoleküle Arbitrium, die Biologen aus dieser Lösung isolierten, tatsächlich für Viren gedacht waren, um miteinander zu kommunizieren, nicht für Bakterien, und ihre "Autoren" waren keine Mikroben, sondern ihre ungebetenen Gäste.
Diese Moleküle bewirken, wie die Experimente israelischer Genetiker zeigen, dass das Virus von einem Reproduktionsprogramm zu einem anderen "wechselt". In Gegenwart von Arbitrium "gehen" Viren in den Untergrund, fügen sich in die DNA von Bakterien ein, anstatt sich in ihnen zu vermehren und Zellen zu zerstören.
Der Programmwechsel erfolgt, weil Arbitrium die Arbeit des viralen Proteins AimR blockiert, das für den Start des Verfahrens zur Vermehrung der viralen DNA und zum Auflösen der Wände der Bakterien verantwortlich ist.
Warum brauchen Viren das? Dieses Signalsystem, erklären Wissenschaftler, funktioniert als eine Art kollektive Intelligenz von Viren, die es ihnen ermöglicht, ihr Verhalten flexibel zu koordinieren. Wenn es nur wenige Viren gibt, ist es für sie vorteilhafter, sich aktiv zu vermehren, neue Bakterien zu infizieren und sie abzutöten. Mit der Zeit gibt es jedoch zu viele von ihnen, und die Bakterien reagieren gemeinsam auf eine Infektion, oder die Anzahl der Bazillen sinkt auf extrem niedrige Werte.
Zu diesem Zeitpunkt wechseln die Viren mithilfe von Signalen wie Arbitrium zu einem alternativen Infektionsprogramm und "verstecken sich in der Menge", um auf eine neue Infektionsmöglichkeit zu warten. Laut Sorek hat sein Team mehr als hundert andere Moleküle gefunden, die Arbitrium und AimR in anderen Bakteriophagenviren ähnlich sind, was darauf hindeutet, dass viele oder sogar alle Viren in der Lage sind, mit ihrer eigenen Art zu "kommunizieren".
Es ist möglich, dass ähnliche Systeme in Viren existieren, die Menschen infizieren, und ihre Anwesenheit könnte erklären, wie sich HIV und eine Reihe anderer Retroviren in Zellen verstecken, während sie versuchen, sie aus dem Körper auszutreiben. Wenn es Wissenschaftlern gelingt, ein Molekül zu finden, das HIV für immer in die Zelle „eingraben“lässt und dort nicht verlässt, ist das Problem der Bekämpfung gelöst.
