Naar schatting bevatten de oceanen 100 miljoen keer zoveel virions (virus-individuen) als dat er sterren in het universum zijn. Maar in tegenstelling tot het algemene imago van virussen als ziekteverwekker, zijn ze ook cruciaal voor evolutionaire processen en de ontwikkeling van leven op aarde.
Verschillende levenscycli
Bacteriofagen zijn niet per definitie schadelijk voor hun gastheer. Ze kennen namelijk twee verschillende levenscycli. De meest bekende, de lytische cyclus, is wanneer het virus een bacterie binnendringt en zichzelf vermeerdert totdat de gastheer uiteindelijk letterlijk barst van de virions, die op hun beurt weer andere cellen kunnen infecteren. Daarnaast is er ook de lysogene cyclus, waarbij een virus zijn DNA integreert in dat van de gastheer en als het ware slapend meeleeft, zonder enige invloed op de bacterie te hebben. Dit virale DNA wordt meegekopieerd wanneer de bacterie zich deelt en wordt overgedragen naar de dochtercellen. Alleen onder bepaalde omstandigheden (relatief zelden) schakelt het slapende virus over naar de lytische cyclus om zich actief te vermeerderen en de zoektocht naar een volgende gastheer te maken.
Meeliftende genen
De lysogene levenscyclus van sommige bacteriofagen en specifiek de integratie van viraal DNA met dat van de gastheer heeft belangrijke gevolgen. Aan beide uiteinden van het virale DNA bevindt zich namelijk gastheer-eigen DNA. Wanneer het slapende virus ontwaakt en de oversprong naar een volgende gastheer maakt, neemt het doorgaans omliggende genen met zich mee. Deze worden dan overgedragen en geïntegreerd in het DNA van de volgende gastheer. Een gratis gen voor de overrompelde nieuwe gastheer. Virus-gedreven genetische overdracht tussen bacteriën, transductie genoemd, is een belangrijke bron van genetische diversiteit. Belangrijk omdat genetische diversiteit het aanpassingsvermogen van een soort versterkt en daarmee de basis voor evolutie vormt.
Slapende virussen op zee
Een recente studie gepubliceerd in de wetenschappelijke tijdschrift Nature Microbiology beschrijft de ontdekking van een lysogeen virus in de meest talrijke groep mariene bacteriën. De wijde verspreiding van deze groep, de SAR11 bacteriën, is een gevolg van hun aanpassingsvermogen aan veel verschillende omstandigheden. Deze studie wijst erop dat dit aanpassingsvermogen onder andere te danken is aan een ‘verborgen’, lysogeen virus in hun DNA. Het betreffende virus blijkt in staat te zijn de lytische cyclus selectief op te schalen. Wanneer een bacteriële populatie genoeg nutriënten ter beschikking heeft, wordt het virus via de lytische cyclus door ongeveer 2% van de bacteriën afgescheidt.
Wanneer een populatie echter onder nutriëntentekort groeit, wordt het virus door ongeveer 30% van de bacteriën afgescheiden. Kortom: een bacteriële populatie met een tekort vormt naar verhouding een grotere bron van transductie. Omdat de genen die via deze transductie overgedragen worden in sommige gevallen invloed hebben op de overlevingsprestaties onder nutriëntentekort, kunnen besmette bacteriële populaties langzaam aan bestendiger worden tegen zulke tekorten. Deels hierdoor hebben de SAR11 bacteriën zich door de jaren heen zo goed weten aan te passen aan vaak niet optimale leefomstandigheden.
Mensen gaan viral
Hoewel de huidige studie specifiek betrekking heeft op bacteriofagen en de evolutionaire ontwikkeling van bacteriën, wordt er vanuit gegaan dat vergelijkbare processen ook plaats hebben gevonden bij de evolutie van eukaryoten, waaronder ook de mens. Waarschijnlijk zou de mens de mens niet zijn zonder de bijdrage van virussen.