The Real Sputnik Virus

I just rewrote the “about” section, saying that this blog was started as part of the web 2.0 SPOETNIK (EN: Sputnik) course, that I saw this blog as an experiment, but that I am now irreversibly infected by the blog/Sputnikvirus.

Coincidentally a real Sputnik virus has been discovered.¹ The virus is called Sputnik (Russian for “travelling companion”), because it “accompanies” the mamavirus, the big ‘mama’ among the recently discovered giant mimiviruses. Both the mamavirus and its satellite were present in an amoeba-species, found in a water cooling tower. Strikingly Sputnik cannot infect the amoeba on its own, but needs the companion of a mimivirus. In fact Sputnik hijackes the ‘viral factory’ of the mimivirus in order to replicate, making the mimivirus less infective. Therefore the Sputnik virus is said to actually “infect” another virus.²

Wait a minute…!! A virus that ‘lives’ from an other virus and takes over his replicating machinery? This means that the virus that is being ‘infected’ (the mamavirus) is a living organism??? But viruses are ‘dead’, at least that is what I learned.

Definition of a virus in one of my studybooks (Genes IV, Benjamin Lewin, 1990, p41).

“Viruses take the physical form of exceedingly small particles. They share with organisms the property that one generation gives rise to the next; they differ in lacking a cellular structure of their own, instead needing to infect a host cell. Both prokaryotic and eukaryotic cells are subject to viral infections; viruses that infect bacteria are usually called bacteriophages”

Thus ‘per definition’ viruses are not alive ànd they do not infect other viruses?!

But what is in a definition/name?
According to Aristotle a definition of an object must include its essential attributes or its “essential nature”. However humans may only observe part of the essential attributes, especially when it concerns the infinitely small or infinitely large (which limitates the accuracy of our observations). Nature made his own definitions/categorizations and we just trying to find the rules, if any, to bring some order into chaos. But in science rules and concepts can be falsified and this rule may be one of them.

That viruses may be at the boundaries of life is no new discussion. According to wikipedia:

Biologists debate whether or not viruses are living organisms. Some consider them non-living as they do not meet all the criteria used in the common definitions of life. For example, unlike most organisms, viruses do not have cells. However, viruses have genes and evolve by natural selection. Others have described them as organisms at the edge of life.

As you can see from the scheme above (from wikipedia) the classification of living organisms has never been rigid and as time goes more ‘kingdoms’ have been discovered.

The Mimivirus seems to be at “the edge of life”, because it

• is as large as some bacteria
  
• has a genome larger than a number of bacteria
• encodes some genetic products previously not known to be possessed by any virus (and lacking from some bacteria) enabling it to code for metabolic pathways itself.
  
• but lacks genes for ribosomal proteins, making mimivirus dependent on a host cell for protein synthesis and energy metabolism
  (source: microbiologybytes.com/virology/Mimivirus.html)
• can be infected by a virus (or “virophage” in parallel with “bacteriophage”).

Besides the what-is-a-living-organism-issue the discovery of the Mimi-Sputnik virus couple raises some other interesting points.

• The paradigm that viruses are evolutionary latecomers, evolving as parasites after the archaea, bacteria and eukaria had formed is challenged by comparative genome-analysis which suggests that the virus world is the most ancient.
• There is an abundance of Mimi-like genetic sequences in the (virus-rich) ocean leading to a suspicion that giant viruses are a common parasite of plankton.
• Sputnik-like DNA is also found in the ocean, raising the possibility that satellite viruses could play a role in regulating the growth and death of (Mimi-infected) plankton. Therefore these marine viruses could be mayor player in the global ecosystem
• Although Mimiviruses primarily infect amoeba, antibodies have been found to the virus in some human pneumonia cases. If these mimiviruses have their own satellites…. then this might perhaps be therapeutically exploited against large DNA viruses in human.

Finally I would like to close this post with an apt poem of Jonathan Swift (often cited in this context):

So, naturalists observe, a flea
Has smaller fleas that on him prey;
And these have smaller still to bite ’em;
And so proceed ad infinitum.

And another coincidence: There is a popgroup sigue-sigue-sputnik that has an number called virus (on the album ray-of-light.)

NOTES
¹The Sputnikvirus has been detected by the team led by Jean-Michel Claverie and Didier Raoult (CNRS UPR laboratories in Marseilles), the same team that identified the mimivirus as a virus.
²Some of the finding are not completely new, e.g. Sputnik was not the first virus-satellite: Satellite Tobacco Mosaic Virus had been discovered before. Some researches don’t regard a satelite virus as a virus, however, but as subviral

SOURCES
La Scola, B et al The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus, Nature DOI:10.1038/nature07218; announced in ‘Virophage’ suggests viruses are alive – Nature News, 2008 august 6th
Other news-coverages:
NRC-handelsblad, 2008-08-09 en wetenschapsbijlage 2008-08-10
telegraph.co.uk 2008-08-06
sciencenow daily news 2008-08-06

BACKGROUND INFO and HYPOTHESES
about the sputnikvirus:
findingdulcinea.com: good starting point for further information about Sputnik and mimiviruses with links to other sources
scienceblogs.com/grrlscientist/
the-scientist.com/blog/
about the mimivirus :
a general overview in http://www.microbiologybytes.com (last update 2007)
and “unintelligent-design at discovermagazine.com/2006

about the origin of viruses and their presence in the sea: again….
Nice overview ‘Viruses in the sea’ in Nature by Curtis A. Suttle et al(2005)
Hypothesis: The ancient Virus World and evolution of cells by Eugene V Koonin in Biomedcentral (2006) (pdf-open access)
General: Wikipedia, ie about Viruses and Bacteriophages

—————

Ik heb net de “about” pagina herschreven: ik schrijf dat ik dit blog ben gestart in het kader van de web 2.0 SPOETNIK cursus, dat ik dit blog als een experiment zag, maar dat ik inmiddels voor altijd geinfecteerd ben met het blog/Spoetnikvirus.

Toevallig las ik afgelopen zaterdag in het NRC dat er een echt Spoetnik virus is ontdekt.¹ Van de Spoetnikcursus weet ik nog dat Spoetnik in het Russisch metgezel betekent. Het virus kreeg deze naam omdat het zich samen met het mamavirus, het grootste virus onder de reusachtige minivirussen, in een amoebe ophoudt. Opmerkelijk genoeg is het Spoetnik virus helemaal niet in zijn eentje in staat om de amoebe te infecteren, maar heeft jij daarbij de hulp van het mimivirus nodig, in die zin dat Spoetnik de virusfabriekjes van het mimivirus inpikt om zichzelf te vermenigvuldigen. Met andere woorden, het Sputnik virus is in staat een ander virus te infecteren.

Wacht even?!……… Een virus dat een ander virus infecteert en ‘ziek maakt’? Dat betekent dat het virus dat geinfecteerd wordt ‘leeft’. Maar virussen zijn dood, dat heb ik tenminste zo geleerd.

Definitie van een virus in een oud studieboek (Genes IV, Benjamin Lewin, 1990, p41).

“Viruses take the physical form of exceedingly small particles. They share with organisms the property that one generation gives rise to the next; they differ in lacking a cellular structure of their own, instead needing to infect a host cell. Both prokaryotic and eukaryotic cells are subject to viral infections; viruses that infect bacteria are usually called bacteriophages”

Dus viruses leven per definitie niet en kunnen andere virussen niet infecteren?!

Maar “what is in a definition/name”?
Volgens Aristoteles moet een een definitie van een voorwerp/begrip essentiële elementen of de ware aard omvatten. Maar mensen zien misschien maar een deel van deze kenmerken, vooral als het om oneinig grote of oneindig kleine dingen gaat. De natuur maakt zijn eigen indelingen en wij proberen om wetten te achterhalen, voor zover deze er zijn, om orde in de chaos aan te brengen.
Volgens de regels der wetenschap zijn wetten en concepten echter toetsbaar en falsifieerbaar. Dat virussen levenloos zijn zou dus ook ontkracht kunnen worden.

Het al dan niet ‘levend zijn’ van virussen is geen nieuwe discussie. Sommige biologen zien virussen als niet-levend, omdat ze niet àlle belangrijke kenmerken van leven hebben, ze hebben bijvoorbeeld geen cellen. Virussen hebben echter wel genen en evolueren door natuurlijke selectie waardoor ze volgens anderen wel op het randje van het leven balanceren.

Het Mimivirus lijkt nog het meest op het randje te balanceren. Het

• is groter dan de kleinste bacterien
  
• Heeft een groter genoom dan menige bacterie
  
• codeert voor genproducten die niet in andere virussen voorkomen, het heeft bijv. genen die voor stofwisselingsroutes coderen.
  
• mist genen voor ribosomale eiwitten, waardoor het evenals andere virussen van de gastheer afhankelijk is voor de synthese van eiwitten.
  (bron: microbiologybytes.com/virology/Mimivirus.html)
• kan, zoals we hier hebben gezien, geinfecteerd worden door een virus (of “virofaag” in analogie met “bacteriofaag”).

Behalve bovenstaande implicaties voor wat we ‘leven’ noemen, maakt het Mimi-Spoetnik-koppel nog meer discussie los.

• Op basis van vergelijkend genoomonderzoek lijkt het onwaarschijnlijk dat virusen evolutionaire nakomertjes zijn, maar meer dat ze aan de voet van de archaea, de bacteriën en de eukaryoten hebben gestaan.
• Er is heel veel Mimi-achtige genmateriaal in de oceanen gevonden, hetgeen zou kunnen betekenen dat reuzevirussen wel eens een algemene parasiet van plankton zouden kunnen zijn.
• Spoetnik-achtig DNA wordt óók in de oceaan gevonden. Misschien dat satelliet-virussen wel een slutelrol spelen in de regulatie van de hoeveelheid plankton.
• Hoewel Mimivirusen vooral amoeben infecteren, zijn antistoffen tegen dit virus ook bij enkele patienten met longontsteking gevonden. Als deze mimivirusen hun eigen satellieten hebben, kunnen deze wellicht ingezet worden tegen de ziekteveroorzakende virussen.

Tenslotte een zeer toepasselijk gedicht van Jonathan Swift (veelvuldig in deze kwestie aangehaald):

So, naturalists observe, a flea
Has smaller fleas that on him prey;
And these have smaller still to bite ’em;
And so proceed ad infinitum.

Nog een toevalligheid Er is een band sigue-sigue-sputnik met een (vrij heftig) nummer virus (album ray-of-light).

NOTES
¹het Spoetnik- en het mimivirus zijn ontdekt door Jean-Michel Claverie en Didier Raoult (CNRS UPR laboratories in Marseilles) en zijn team.
²Niet alle bevindingen zijn echt even nieuw. Vòòr Spoetnik waren er al andere virussatellieten ontdekt, zoals de satelliet(virus)van tabaksmozaïekvirus. Door velen wordt zo’n virus niet als ect virus gezien, maar als subviraal beschouwd.