Faktoren der Virendegradation in aquatischen Systemen

Viren stellen in marinen Gewässern und in Süßwassersystemen mit Abundanzen von 104 bis mehr als 108 Partikel pro ml die numerisch dominante Komponente des Planktons dar. Eigene Studien und diverse Untersuchungen ergaben, dass rasche Zu- und Abnahmen pelagischer und benthischer Virenabundanzen innerhalb eines Tages auftreten können. Die Degradation von Viren hat eine Vielzahl ökologisch relevanter Konsequenzen: sie verringert die durch Viren induzierte Mortalität von Bakterien, Phyto- und Zooplankton; sie trägt zur Vergrößerung des DNS/RNS-Pools bei, der eine qualitativ wichtige Rolle für das Ökosystem in Bezug auf Stickstoff und Phosphor hat; sie verschiebt die Prozesse der genetischen Rekombination innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft von der Transduktion in Richtung Transformation; sie erhöht die Konzentration der Peptide und Aminosäuren; und sie kann zu Änderungen in der Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft führen. Somit spielt die Degradation von Viren eine kritische Rolle in der Balance des mikrobiellen Nahrungsnetzes und im Fluß genetischer Information innerhalb der Prokaryoten. Folglich ist die Kenntnis der Umweltfaktoren, welche zur Zerstörung der Viren führen, ein bedeutender Schritt in der Aufklärung der Rolle der Viren in aquatischen Systemen. Mehrere Faktoren können die Persistenz von Viren beeinflussen, wie z.B. Sonneneinstrahlung, Temperatur, pH des Umgebungsmilieus, Salze, Schwermetalle, das Vorhandensein von organischem Material und Sedimentpartikeln, Fraß durch Nanoflagellaten, die Aktivität von Enzyme und anderen Stoffwechselprodukten etc.. Die meisten Studien über den Einfluß von Umweltfaktoren auf Viren haben sich allerdings darauf konzentriert, nur den Verlust der Infektionsfähigkeit von Enteroviren oder Coliphagen zu messen, die als Indikatoren viraler Belastung von Gewässern gelten. Vom Gesichtspunkt eines Systemökologen jedoch sind Informationen über die totale Degradation von Viren aufgrund der zahlreichen ökologisch relevanten Konsequenzen interessanter als der Verlust der Infektionsfähigkeit. Das Ziel des vorliegenden Projekts ist, den Effekt von abiotischen und biotischen Umweltfaktoren, die bisher in Untersuchungen über die Degradation von Viren vernachlässigt wurden, zu ermitteln, und die Rolle der Virendynamik innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft in der Wassersäule und im Sediment aquatischer Systeme neu zu definieren. Die Untersuchung der gesamten Virengemeinschaft natürlicher Gewässer anstelle einzelner Virentypen ist ein wichtiger Punkt, in der sich diese Studie von den bisher durchgeführten unterscheidet, und ist in Hinblick auf das wachsende Interesses an der Rolle der Viren in aquatischen Ökosystemen von Bedeutung.

Viren stellen in marinen Gewässern und in Süßwassersystemen mit Abundanzen von 104 bis mehr als 108 Partikel pro ml die numerisch dominante Komponente des Planktons dar. Eigene Studien und diverse Untersuchungen ergaben, dass rasche Zu- und Abnahmen pelagischer und benthischer Virenabundanzen innerhalb eines Tages auftreten können. Die Degradation von Viren hat eine Vielzahl ökologisch relevanter Konsequenzen: sie verringert die durch Viren induzierte Mortalität von Bakterien, Phyto- und Zooplankton; sie trägt zur Vergrößerung des DNS/RNS-Pools bei, der eine qualitativ wichtige Rolle für das Ökosystem in Bezug auf Stickstoff und Phosphor hat; sie verschiebt die Prozesse der genetischen Rekombination innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft von der Transduktion in Richtung Transformation; sie erhöht die Konzentration der Peptide und Aminosäuren; und sie kann zu Änderungen in der Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft führen. Somit spielt die Degradation von Viren eine kritische Rolle in der Balance des mikrobiellen Nahrungsnetzes und im Fluß genetischer Information innerhalb der Prokaryoten. Folglich ist die Kenntnis der Umweltfaktoren, welche zur Zerstörung der Viren führen, ein bedeutender Schritt in der Aufklärung der Rolle der Viren in aquatischen Systemen. Mehrere Faktoren können die Persistenz von Viren beeinflussen, wie z.B. Sonneneinstrahlung, Temperatur, pH des Umgebungsmilieus, Salze, Schwermetalle, das Vorhandensein von organischem Material und Sedimentpartikeln, Fraß durch Nanoflagellaten, die Aktivität von Enzyme und anderen Stoffwechselprodukten etc.. Die meisten Studien über den Einfluß von Umweltfaktoren auf Viren haben sich allerdings darauf konzentriert, nur den Verlust der Infektionsfähigkeit von Enteroviren oder Coliphagen zu messen, die als Indikatoren viraler Belastung von Gewässern gelten. Vom Gesichtspunkt eines Systemökologen jedoch sind Informationen über die totale Degradation von Viren aufgrund der zahlreichen ökologisch relevanten Konsequenzen interessanter als der Verlust der Infektionsfähigkeit. Das Ziel des vorliegenden Projekts ist, den Effekt von abiotischen und biotischen Umweltfaktoren, die bisher in Untersuchungen über die Degradation von Viren vernachlässigt wurden, zu ermitteln, und die Rolle der Virendynamik innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft in der Wassersäule und im Sediment aquatischer Systeme neu zu definieren. Die Untersuchung der gesamten Virengemeinschaft natürlicher Gewässer anstelle einzelner Virentypen ist ein wichtiger Punkt, in der sich diese Studie von den bisher durchgeführten unterscheidet, und ist in Hinblick auf das wachsende Interesses an der Rolle der Viren in aquatischen Ökosystemen von Bedeutung.