Die neu entdeckte Mikrobe mit dem vorläufigen Namen Sukunaarchaeum ist kein Virus, aber wie Viren scheint sie nur einen einzigen Zweck zu verfolgen: so viele Kopien wie möglich von sich selbst herzustellen. Aufgrund ihres Genoms - dem bisher einzigen Beweis für ihre Existenz - gehen Experten davon aus, dass es sich um einen Parasiten handelt, der nichts zu dem einzelligen Lebewesen beiträgt, das er bewohnt.
Das Sukunaarchaeum hat nur 189 proteinkodierende Gene, von denen die meisten auf die Replikation seines eigenen Genoms ausgerichtet sind, während das gesamte andere notwendige Material von seinem Wirtsorganismus Citharistes regiusgestohlen wurde, der eine gepanzerte Peitsche ist und im Meer lebt. Das Rätsel der Mikrobe wird noch dadurch vergrößert, dass einige ihrer Sequenzen als Archaeen identifiziert werden, eine Gruppe einfacher, zellulärer Organismen, die uns komplexeren Organismen wie dem Bakterium Escherichia coli näher stehen.
Die Entdeckung des Sukunaarchaeum seltsamen virusähnlichen Lebensstils, über die letzten Monat auf bioRxiv berichtet wurde, stellt die Grenzen zwischen zellulärem Leben und Viren in Frage, sagt Kate Adamala, eine synthetische Biologin an der University of Minnesota Twin Cities, die nicht an der Forschung beteiligt war. "Dieser Organismus könnte ein faszinierendes lebendes Fossil sein - ein evolutionärer Wegweiser, der es geschafft hat, zu überleben", fährt sie fort.
Die Entdeckung von Sukunaarchaeum war ein Glücksfall. Forscher der Universität Cukuba versuchten, die gesamte DNA in den Zellen von C. regius zu sequenzieren, weil sie wussten, dass dieser gepanzerte Peitschenschwanz symbiotische Cyanobakterien beherbergt. Neben den erwarteten DNAs und den Genomen möglicher bakterieller Parasiten stießen sie jedoch auch auf eine seltsame zirkuläre DNA, die nur 238.000 Basenpaare lang war und nur 5 % des E. coli Genoms ausmachte. "Zunächst vermuteten wir, dass es sich bei diesem kleinen zirkulären Genom um eine Art künstliches Produkt handeln könnte", sagt der Evolutionsmikrobiologe Takuro Nakayama.
Doch als Nakayama und seine Kollegen versuchten, das Genom mit einer Vielzahl von Methoden zu sequenzieren und zu rekonstruieren, fanden sie diese DNA-Schleife immer wieder. Das Team kam schließlich zu dem Schluss, dass ein anderer Organismus, wahrscheinlich eine Archea, in C. regius lebte.
Da der fragliche Organismus offenbar nicht in der Lage ist, außerhalb seines Wirts zu leben, und ein Genom besitzt, das weniger als halb so groß ist wie das bisher kleinste Archaeen-Genom, ähnelt Sukunaarchaeum - ein noch inoffizieller Name, der von der japanischen mythologischen Gottheit Sukuna-biko-na inspiriert ist - keinen bekannten Archaeen. Dennoch ist es nicht das kleinste bekannte mikrobielle Genom, den Rekord hält ein in Insekten lebendes Bakterium mit einem Genom von nur 160.000 Basenpaaren. Aber dieses Bakterium enthält auch Gene, die für die Produktion von Molekülen verantwortlich sind, die für das Insekt nützlich sind.
Im Gegensatz dazu gibt es laut Nakayama Sukunaarchaeum praktisch keine erkennbaren Stoffwechselwege. Das bedeutet, dass es wahrscheinlich nicht in der Lage ist, essenzielle Moleküle wie die Aminosäuren, aus denen Proteine bestehen, oder die Nukleotide, aus denen die DNA besteht, selbst zu produzieren, was darauf hindeutet, dass die Mikrobe eine parasitäre oder einseitig ausbeuterische Beziehung zu ihrem Wirtsorganismus hat. Das heißt, dass Sukunaarchaeum ähnlich wie Viren fast vollständig von den zellulären Mechanismen von C. regius abhängig ist.
Sukunaarchaeum unterscheidet sich jedoch in einem wichtigen Punkt von Viren: seiner Fähigkeit, sein eigenes genetisches Material zu replizieren. Viren hingegen müssen sich die Funktionen ihrer Wirtsorganismen aneignen, um sich zu vermehren. Elizabeth Waters, Biologin an der San Diego State University, die zu dem Team gehörte, das 2003 das erste Genom eines Archaeaparasiten veröffentlichte, ist jedoch nicht völlig davon überzeugt, dass Sukunaarchaeum ein neu auftretendes Virus ist. "Es ist eine etwas gewagte Schlussfolgerung", sagt er, obwohl "wenn es stimmt, ist es eine erstaunliche Entdeckung". Nichtsdestotrotz findet er die Mikrobe faszinierend und glaubt, dass Sukunaarchaeum zu spannenden und wichtigen Studien über die Evolution von Genomen führen könnte.
