Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Gletcher-virus giver indsigt i evolutionens våbenkapløb mellem virus og organismer

Et internationalt forskerhold har undersøgt livet på overfladerne af gletchere. Arbejdet kan vise sig at udfordre den forståelse, der hidtil har været af det evolutionære våbenkapløb mellem virus og værstorganismer. Studiet er netop udgivet i Nature Communications.

03.09.2020 | Rasmus Rørbæk

Sådan ser de ud, de små smeltehuller på gletcherne. Der er her, forskerne har fundet virus, der nok er adskilt med tusinder af kilometer, men som trods alt har ligheder, der udfordrer hidtidige antagelser. (Foto: Alexandre Anesio)

Virus opfattes ofte som en mare, der rider på mennesket især. Ikke mindst i disse corona-tider kan det virke som om, naturen har udvalgt os til altid at se os over skulderen, når det kommer til nye vira. Hvis livet kunne sammenlignes med en tegneserie, kunne det være fristende at kalde virus for vores ærkefjende i en evig kamp mellem liv og død. Men realiteterne er, at vira er den mest udbredte biologiske livsform på planeten.

Der er millioner af forskellig slags virus i noget så banalt som en teskefuld vand fra en sø, og hvor der ellers kan findes andre livsformer. Langt de fleste er ganske vist harmløse for mennesker, og tager ophold i forskellige mikroskopiske dyr, planter og bakterier. Her er de til gengæld alt andet end harmløse, for de shanghajer ikke sjældent deres ’vært’, hvor den ufrivillige værtsorganisme omprogrammeres til at producere ny virus og ofte ødelægges i processen.

Hver dag er vira i stand til at destruere store mængder mikroorganismer i naturen, hvilket skubber til det flow af næringsstoffer, der ellers gennemstrømmer fødekæder og energistrømme på globalt plan. Omfanget er ikke fuldt kendt endnu, men afdækkes det bliver det i højere grad muligt at forudsige deres rolle og påvirkning i miljøet, og hvordan de ’flytter ind’ og interagerer med deres værtsorganismer.

Nu har et internationalt forskerhold, med deltagelse fra Institut for Miljøvidenskab på Aarhus Universitet, opsøgt nogle af de mere usædvanlige habitater for virus, nemlig Alperne, Grønland og Svalbart, for at analysere og registrere genomet af virus, der findes i såkaldte cryocontie huller på overfladen af gletchere og isflader i de områder. De små overfladehuller indeholder smeltevand, og i det findes de optimale forhold til at teste, hvordan virus udvikler sig, fordi de er direkte sammenlignelige miniatureverdener med meget ensartede livs- og klimaforhold for mikrober og virus på tværs af de geografiske skel.

Her har de fundet ud af, at virus måske nok forandrer sig hurtigt for at være effektive i et givent område. Men at de typer vira, der er fundet med flere tusinde kilometers afstand, ligner hinanden påfaldende meget. Det giver ny indsigt i vores ”ærkefjendes” DNA.

Så fjern. Så nær.

Det betyder, kort forklaret, at virus fundet i Alperne, Grønland og på Svalbart er særdeles sammenlignelige på DNA-niveau og dermed, at deres livsstrategier kan sammenlignes. Det er nyt.

”Vi havde forventet af finde mikrosamfund med vidt forskellige virustyper i de forskellige områder. Men nej. Vi opdagede, at der var meget store ligheder mellem DNA i virus, som vi fandt med tusinder kilometers adskillelse. Lighederne fandtes i de genetiske sektioner, der giver virus dets gode evne til at overkomme værtsorganismens forsvarsværker,” forklarer professor Alexandre Anesio fra Institut for Miljøvidenskab, der har deltaget i studiet og er en af hovedforfatterne til den videnskabelige artikel, der netop er udkommet i Nature Communications.

Lighederne er fundet i den proces, der kaldes rekombination. Det er en proces, hvor virus kan udskifte gener i DNA-strengen med andre for at danne nye genetiske egenskaber, og dermed muligheder for at dels overleve og dels koble sig på fremmede organismer og inficere dem.

”Det udfordrer den hidtidige opfattelse af virus-evolutionen. Hidtil har det været opfattelsen, at hvis man sekvenserer virus fra to vidt forskellige steder på kloden, burde vi aldrig have fundet det samme virus-genom hos begge. Men det har vi. Det kan betyde, at i naturlige omgivelser kan gen-udskiftningerne, der gør virus i stand til hurtigt at tilpasse sig nye omgivelser, sammenlignes,” siger Alexandre Anesio.

Fundet her er ikke et ”Enigma”-øjeblik som det, der afkodede tyskernes hemmeligheder under anden verdenskrig. Forskerne har ikke uskadeliggjort virus’ evne til at invadere og ukampdygtiggøre de genetiske boldværker hos de organismer, der angribes. Men forskerne er selv blevet overraskede over at finde lighederne.

…hvorfor?

Fordi det er kendt i forskerkredse fra laboratorieforsøg med virus, at det er i stand til at udvikle sig meget hurtigt og effektivt, for at følge med den udvikling, der pågår i de genetiske forsvarsværker hos andre organismer. Der er på sin vis tale om et pågående våbenkapløb, hvor virus og værtsorganisme hver især skal udvikle nye måder at angribe og forsvare sig i en kamp, der er lige så gammel som livet selv.

Man taler om en såkaldt ”Rød Dronning”-effekt, der låner sin terminologi fra eventyret om Alice i Eventyrland, hvor den røde dronning på et tidspunkt siger, at ”du skal løbe så hurtigt, du kan, for at blive det samme sted.” Omsat til genomforskning betyder det, at evolutionen i angreb og forsvar følges ad, og simultant udvikler sig for at modstå hinanden.

Men hvis forskerne har fundet, hvad der kan ligne en mekanisme i virus’ evolutionære våbenudvikling, kan det måske give den gale hattemager nye midler at bekæmpe dronningen med på sigt – for nu at blive i Lewis Carrolls eventyrlige rollebesætning.

Den videnskabelige artikel "Flexible genes establish widespread bacteriophage pan-genomes in cryoconite hole ecosystems" er udkommet 2. september på Nature Communications, og kan læses via dette link.

Kontakt:
Professor Alexandre Anesio,
Institut for Miljøvidenskab,
Email: ama@envs.au.dk
Telefon: 22568980

Institut for Miljøvidenskab