Viren-Route nachgewiesen

Vom Meer über die Luft in den Niederschlag…

Wie Mikroben sich über den kompletten natürlichen Wasserkreislauf verbreiten, konnte Umweltmikrobiologin Dr. Janina Rahlff von der Universität Duisburg-Essen (UDE) mit einem internationalen Team erstmals nachvollziehen. Ihre Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe von Nature Communications zu finden.

Mikroben bewegen sich zwischen dem marinen und den atmosphärischen Ökosystemen, also Meer sowie Luft und Niederschlägen, hin und her. Bisher fehlte jedoch der Nachweis des kompletten Kreislaufs für die mikrobiologische Verbreitung. Dieser ist UDE-Biologin Dr. Janina Rahlff mit Kolleg:innen aus Deutschland und Italien gelungen. Vier Wochen hatten die Forschenden im schwedischen Tjärnö Meerwasser, Meeresoberflächenfilm und -schaum, sowie bodennahe Aerosole und Regen gesammelt. Mithilfe metagenomischer Untersuchungen fanden sie gleiche Viren in allen untersuchten Ökosystemen. „Außerdem konnten wir ein exemplarisches Virusgenom anhand seiner Mutationsmuster verfolgen und so seinen Weg entlang des natürlichen Wasserkreislaufes nachvollziehen“, erklärt Rahlff.

Den Kreislauf beschreibt sie so: „In den obersten Zentimetern des Meeres, inklusive dem etwa einen Millimeter dicken Meeresoberflächenfilm, sind die sogenannten Neuston-Organismen und -Viren zuhause. Sie werden besonders leicht in Aerosole übertragen. Aerosole wiederum dienen als Keime für die Kondensation von Wasserdampf und sind ausschlaggebend bei der Wolkenbildung in der Atmosphäre. Aus den Wolken fällt wiederum Niederschlag wie Regen oder Schnee.“

Die Forschenden stellten fest, dass Meeres-Viren und mikrobielle Wirte eher im Regen vorkamen, wenn die Luftmassen zuvor mehr Zeit über dem Ozean verbracht hatten. Auffällig war auch der hohe Anteil der Basen Guanin (G) und Cytosin (C) in der DNA vieler Viren aus der Luft und vor allem aus Regen. „Diese Viren fanden sich zwar größtenteils nicht im Meer. Die Immunsysteme mikrobieller Wirte dort hatten sich aber schon einmal mit ihnen auseinandergesetzt“, so Rahlff. „Die Viren aus dem Regen hatten also eine Art Fußabdruck im Meer hinterlassen.“

Die Erkenntnisse können helfen, das Auftreten und die Verbreitung neuer Viren besser einzuschätzen. Dr. Janina Rahlff verfolgt seit kurzem an der Universität Jena ihre Forschung weiter. „Mich interessiert besonders, woher die Virenpopulation mit dem hohen GC Basen herkommt und unter welchen Bedingungen sie auftritt. Auch weil Starkregenfälle mit dem Klimawandel bei uns in Nordeuropa zunehmen werden, erscheint es mir wichtig zu wissen, wer oder was da eigentlich ständig auf uns niederregnet.“

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Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Janina Rahlff, Mikrobiologie, janina.rahlff@uni-due.de

Originalpublikation:

Rahlff J., Esser S.P., Plewka J., Heinrichs M.E., Soares A., Scarchilli C., Grigioni P., Wex H., Giebel H.A., & Probst A.J. (2023). Marine viruses disperse bidirectionally along the natural water cycle. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-023-42125-5

https://www.uni-due.de/2023-10-17-viren-route-nachgewiesen