Het virus werd op een opmerkelijke diepte van 8.900 meter aangetroffen, wat aangeeft dat zelfs in de koude en donkere diepzee virussen voorkomen én actief zijn.
Je zou het misschien niet direct denken, maar ook op grote diepten, waar het koud en donker is, is er leven. Ondertussen hebben wetenschappers een verrassend diverse reeks organismen ontdekt die zich hebben aangepast aan deze milieuomstandigheden. Deze diepzeewezens variëren van microben tot complexere organismen zoals vissen, ongewervelde dieren en zelfs sommige soorten haaien. En ook op de allerdiepste en allerdonkerste plekken op aarde, zoals in de Marianentrog, zijn organismen, inclusief virussen, te vinden, zo tonen onderzoekers in een nieuwe studie aan.
De Marianentrog bevindt zich in de westelijke Stille Oceaan. Het is in feite een diepe kloof in de oceaanbodem. Het diepte punt van de Marianentrog – en tevens van de gehele aarde – staat bekend als de Challengerdiepte. Deze plek heeft een geschatte diepte van ongeveer 10.929 meter, wat meer dan 10 kilometer onder het zeeniveau is.
De Marianentrog is één van de meest ontoegankelijke en extreme omgevingen op aarde vanwege de enorme druk en duisternis. Maar ondanks deze extreme omstandigheden hebben wetenschappers ontdekt dat er leven is, waaronder unieke organismen die zich hebben aangepast aan de extreme diepzeeomgeving. “Het is van groot belang dat mensen beseffen dat er zelfs hier leven te vinden is,” benadrukt onderzoeker Yantao Liang in een interview met Scientias.nl. “En waar leven is, kun je er vrijwel zeker van zijn dat er regelaars aan het werk zijn, en in dit geval zijn dat virussen.”
Ontdekking
In een nieuwe studie beschrijft Liang samen met zijn collega’s de ontdekking van een nieuw virus. De wetenschappers vonden het in sediment dat zich bevond op een diepte van 8.900 meter. En dat is indrukwekkend: nog nooit hebben onderzoekers op zo’n immense diepte een virus aangetroffen. Dit virus is een bacteriofaag, wat betekent dat het bacteriën infecteert en zich vervolgens in zijn gastheer vermenigvuldigt. De nieuw ontdekte bacteriofaag heeft de tamelijk ingewikkelde naam vB_HmeY_H4907 gekregen.
Bacteriofaag
Bacteriofagen worden beschouwd als de meest voorkomende levensvormen op aarde. “In de oceaan zijn bacteriofagen zelfs de meest voorkomende virussen,” merkt Liang op. “Ze spelen een belangrijke rol in het reguleren van het aantal en de soorten bacteriën die hier leven. Dit is essentieel om het evenwicht en de werking van oceaanecosystemen te behouden, wat op zijn beurt belangrijk is voor het behoud van het leven op aarde zoals we dat kennen. Kortom, bacteriofagen zijn de ‘politieagenten’ van de oceaan die de stabiliteit en functionaliteit van mariene ecosystemen handhaven en ervoor zorgen dat alles goed blijft werken.”
vB_HmeY_H4907
Toen de onderzoekers zich over vB_HmeY_H4907 bogen, kwamen ze tot enkele interessante ontdekkingen. Analyse van het genetische materiaal van het virus suggereert bijvoorbeeld dat de bacteriofaag tot een aparte groep behoort, wat betekent dat er een tot nu toe onbekende virale familie in de diepe oceaan huist. “vB_HmeY_H4907 blijkt aanzienlijk te verschillen van andere bekende virussen,” vertelt Liang. “Daarnaast komt dit virus wijdverspreid in de oceaan voor. Bovendien ontdekten we dat de bacteriofaag op genetisch niveau sterk op zijn gastheer lijkt én dat dit virus lysogeen (zie kader, red.) is.”
Het nieuwe virus heeft een lysogene levenscyclus, wat betekent dat het de gastheercel binnendringt en zich daar vermenigvuldigt, maar meestal de bacteriële cel niet meteen doodt. Terwijl de gastheercel zich vermenigvuldigt, wordt het genetisch materiaal van het virus gekopieerd en doorgegeven aan de nieuwe cellen. Kortom, het virus integreert zijn genetisch materiaal in het genoom van de gastheercel. Gedurende een langere periode kan het virus in deze latente toestand blijven, zonder de gastheercel te vernietigen.
vB_HmeY_H4907 infecteert in het bijzonder zogenaamde Halomonas-bacteriën. Ze behoren tot de zoutminnende bacteriën en hebben zich aangepast aan hoge zoutconcentraties. Onderzoekers hebben deze microben al eerder in de diepzee en in de buurt van hydrothermische bronnen aangetroffen, een soort geisers op de zeebodem die verwarmd water spuiten.
Vijandige omgevingen
Het onderzoek draagt bij aan ons begrip van hoe bacteriofagen weten te overleven in afgelegen en vijandige omgevingen. “Mogelijk is dit in ieder geval gedeeltelijk te danken aan hun lysogene levenscyclus,” vermoedt Liang. “Hierdoor kunnen ze zich aanpassen aan de extreme diepzee omgeving. Bovendien hebben we ontdekt dat vB_HmeY_H4907 overvloediger aanwezig is in de Hadale zone, het diepste deel van de oceaan. We denken daarom dat dit virus waarschijnlijk een specifieke overlevingsstrategie heeft ontwikkeld om in deze extreme omstandigheden te gedijen.”
Mensen
Mensen zijn vaak bezorgd over virussen vanwege hun potentieel om ziekten te veroorzaken. Zeker de COVID-19-pandemie heeft wereldwijd veel angst en bezorgdheid teweeggebracht, met name vanwege de snelle verspreiding en ernstige gezondheidseffecten van het SARS-CoV-2-virus. Maar voor vB_HmeY_H4907 hoeven we volgens Liang niet te vrezen. “Er is geen reden om je zorgen te maken over deze nieuw ontdekte bacteriofaag,” vertelt de onderzoeker desgevraagd. “Dat komt omdat ze alleen maar specifieke stammen van bacteriën infecteren en geen eukaryoten, zoals mensen, aanvallen. Sterker nog, op dit moment is het isoleren en bestuderen van bacteriofagen juist gunstig voor de menselijke gezondheid. Ze helpen ons beschermen tegen bacteriële infecties. En dat is zeker in deze huidige tijd, waarin antibiotica veel worden gebruikt en antibioticaresistente bacteriën zich verspreiden, een interessant onderzoeksveld.”
De bevindingen uit de studie verschaffen nieuwe inzichten in de diversiteit, evolutie en genomische kenmerken van de bacteriofagen die op de diepste plekken op aarde leven. In toekomstige studies zijn de onderzoekers van plan om ons begrip van diepzeevirussen en hun interacties met hun gastheren uit te breiden, door de moleculaire mechanismen te onderzoeken die deze processen sturen. Ook openen ze de jacht op andere nieuwe virussen die op extreme plekken leven. Dit zou ons begrip van virussen in het algemeen kunnen vergroten, microben waar in ieder geval Liang sterk van onder de indruk is. “Of ze nu vrij door de omgeving zweven of in het genoom van hun gastheer zitten, deze virussen weten altijd de beste overlevingsstrategie te kiezen,” zegt hij. “Ze zijn de meest verfijnde, meest ingewikkelde genetische ‘machines’ die er zijn.”
