Unter mehreren Kilometern Wasser beherbergen die Sedimente des Pazifiks eine virale Vielfalt, deren nahezu vollständiges Ausmaß den wissenschaftlichen Datenbanken bisher entgangen war.
Die Forschenden untersuchten die Clarion-Clipperton-Bruchzone im zentralen Pazifik. Diese riesige Region enthält zahlreiche Knollen, die reich an Metallen wie Mangan, Nickel und Kobalt sind. Daher zieht sie auch die Aufmerksamkeit künftiger Projekte des Tiefseebergbaus auf sich.
Meeresboden der Clarion-Clipperton-Zone, bedeckt mit Manganknollen, aufgenommen vom ROV KIEL 6000 während der SO239-Expedition im Jahr 2015.
Quelle: ROV KIEL 6000, GEOMAR, CC BY 4.0.
Bild: Wikimedia
Sedimentkerne, die vom Meeresboden entnommen wurden, ermöglichten die Analyse des in dieser Umgebung vorhandenen genetischen Materials. So erstellten die Forschenden einen Katalog mit 11.742 verschiedenen viralen genetischen Einheiten. Dieser Ansatz ermöglicht es, Viren aufzuspüren, ohne sie im Labor kultivieren zu müssen, was oft unmöglich wäre.
Das Ergebnis zeigt vor allem das Ausmaß dessen, was bisher unbekannt geblieben war. Mehr als 99 % der ermittelten Virusgruppen waren in keiner der großen für den Vergleich verwendeten Referenzdatenbanken vertreten.
Diese Viren werden nicht als Bedrohung für den Menschen dargestellt. Die Analysen deuten darauf hin, dass sie hauptsächlich Bakterien und Archaeen infizieren, zwei große Gruppen einzelliger Mikroorganismen. Diese Organismen sind direkt am Austausch von Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und Metallen in den Sedimenten beteiligt.
Konkret kann ein Virus die Funktionsweise der von ihm infizierten Zelle verändern. Einige der entdeckten Genome tragen Gene, die während der Infektion den Stoffwechsel ihres Wirts beeinflussen können.
Die Analysen zeigen Genaustauschvorgänge, die bestimmten Mikroben helfen könnten, eine metallreiche Umgebung besser zu tolerieren. Die Viren könnten somit indirekt an ihrer lokalen Anpassung beteiligt sein. Ihre Rolle geht daher über die bloße Zerstörung von Zellen hinaus und betrifft auch die allgemeine Funktionsweise dieses tiefen Ökosystems.
Diese Entdeckung erfolgt in einer Region, in der die Gewinnung von Metallknollen weiterhin stark diskutiert wird. Die Studie misst nicht die Folgen des Bergbaus und ermöglicht keine unmittelbare Vorhersage seiner Auswirkungen. Sie liefert jedoch einen Referenzzustand vor möglichen großflächigen Störungen.
Die Forschenden können diesen Katalog nun mit künftigen Probenahmen aus unberührten oder gestörten Gebieten vergleichen. Dieser Vergleich wird zeigen, welche Virusgruppen verschwinden, auftauchen oder ihre Häufigkeit verändern, wenn die Sedimente des Meeresbodens verändert werden.