Afrikanische Nashörner besitzen Retroviren, die bei asiatischen Nashörnern und Verwandten nicht vorkommen
(10.05.2023) Nashörner sind in Afrika und Asien beheimatet und gehören zur Ordnung der Unpaarhufer, zu der auch die Pferde und Tapire gehören.
Südliches Breitmaulnashorn in Südafrika
Bis vor kurzem gab es Hinweise darauf, dass sich - im Gegensatz zu den meisten anderen Säugetieren - während der gesamten Entstehungsgeschichte der Unpaarhufer keine Gammaretroviren, wie das Murine Leukämievirus, in ihren Genomen integriert hatten.
Der retrovirale Kolonisierungsprozess wird auch als „retrovirale Endogenisierung“ bezeichnet und hat dazu geführt, dass die meisten Säugetiergenome im Durchschnitt bis zu zehn Prozent retroviral-ähnliche Abschnitte enthalten.
Eine vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) geleitete Analyse von Genomen moderner und ausgestorbener Nashörner ergab nun, dass afrikanische Nashörner Dutzende von Gammaretroviren in ihren Genomen haben, die bei asiatischen Nashornartenwie dem Sumatra- und Java-Nashorn fehlen.
In Afrika hat das Spitzmaulnashorn zwei verwandte Retrovirengruppen, von denen eine beim Breitmaulnashorn fehlt. Die Beschränkung des Vorkommens dieser Retroviren auf Afrika und die enge Verwandtschaft der Viren mit Nagetierviren, insbesondere mit denen afrikanischer Nagetiere, legt nahe, dass afrikanische Nashörner von einer exogenen Virusvariante infiziert wurden und ihre Genome in Afrika kolonisiert wurden. Die Arbeit wurde im wissenschaftlichen Journal of Virology veröffentlicht.
Retroviren, zu denen der Erreger von Aids, HIV-1, gehört, sind einzigartig unter den Viren, da sie sich nur vermehren können, wenn sie sich in das Erbgut des Wirts integrieren. Geschieht dies in der Keimbahn, in Spermatozyten oder Eizellen, können sie zu einem Teil des Genoms des Wirts werden, das an die nächste Generation vererbt wird und dann in jeder Zelle des Körpers der Nachkommen vorhanden ist.
Dieser evolutionäre Vorgang ist so häufig aufgetreten, dass bis zu durchschnittlich zehn Prozent des Säugetiergenoms aus Retroviren oder Resten davon bestehen. Eine frühere Studie der verfügbaren Genome von Pferden und ihren Verwandten deutete darauf hin, dass sie ebenso wie Nashörner und Tapire keine Gammaretroviren haben.
Gammaretroviren sind eine Gruppe von Viren, die mit Mäuse- und Vogelviren verwandt sind und sich erfolgreich in den Genomen der meisten Säugetiere eingenistet haben.
"Wir hatten Daten von mehreren Nashornarten, bei denen wir immer wieder große Teile von Gammaretroviren fanden. Als wir viel neuere und vollständigere Referenzgenome moderner und ausgestorbener Nashörner verwendeten, stellten wir fest, dass nur afrikanische Nashörner kolonisiert worden waren", sagt Dr. Kyriakos Tsangaras, Erstautor der Studie.
Gemeinsam mit Kollegen aus Australien und Deutschland fand das Wissenschaftlerteam heraus, dass tatsächlich zwei verschiedene Gammaretrovirus-Gruppen afrikanische Nashörner besiedelt hatten, wobei eine Gruppe nur das Spitzmaulnashorn und nicht das Breitmaulnashorn besiedelte und diese Gruppe evolutionär jünger war als die gemeinsame Gruppe.
Zusammen mit der Einsicht, dass die Gammaretroviren nur in afrikanischen Nashörnern vorkommen, ergibt sich aus dieser Untersuchung, dass die afrikanischen Nashörner in Afrika kolonisiert wurden, weshalb die entsprechenden Gammaretroviren bei asiatischen Nashörnern und anderen Nashornverwandten nicht vorkommen.
"Die früheren Ergebnisse zeigen, dass es damals keine qualitativ hochwertigen Referenzsequenzen von Wildtieren gab", sagt Prof. Alex Greenwood, Leiter der Abteilung Wildtierkrankheiten am Leibniz-IZW.
"Zwar hat sich die Situation seit der Sequenzierung des ersten menschlichen Genoms stark verbessert, aber wenn in den Datenbanken so viele Arten oder qualitativ hochwertige Referenzgenome von vielen Arten fehlen, entgehen einem Dinge wie die virale Geschichte der Wirtsarten. Das ist wirklich ein weiteres Beispiel dafür, warum wir mehr Genom-Referenzsequenzen von Wildtieren brauchen, weil wir nicht wissen, was uns sonst noch fehlt und welche Fehl-Schlüsse wir über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Sequenzen ziehen, die sich als Folge von zu wenig Informationen herausstellen könnten".
Publikation
Tsangaras K, Mayer J, Mirza O, Dayaram A, Higgins DP, Bryant B, Campbell-Ward M, Sangster C, Casteriano A, Höper D, Beer M, Greenwood AD (2023): Evolutionarily young African rhinoceros gammaretroviruses. J VIROL 97, e0193222.
