Ursprung des Coronavirus: Woher kommt SARS-CoV-2?

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Zuerst bemerkt wurde das Coronavirus SARS-CoV-2 Mitte Dezember 2019 in der chinesischen Stadt Wuhan. Damals erkrankten dort immer mehr Menschen an einer Lungenentzündung, ohne dass man einen der schon bekannten Erreger und Ursachen nachweisen konnte. Einige Wochen später war dann klar, dass diese Krankheit von einem völlig neuen, nie zuvor beim Menschen nachgewiesenen Coronavirus ausgelöst wurde – SARS-CoV-2.

Das Rätsel des Pandemie-Ursprungs

Doch woher kam dieses Virus? Coronaviren sind per se nichts Neues – im Gegenteil: Ein Teil der typischen Erkältungen, die wir jeden Winter durchleben, geht ebenfalls auf Coronaviren zurück. Diese kursieren aber schon so lange in der menschlichen Bevölkerung, dass unser Immunsystem diese Erreger kennt und wir nur ein wenig Schnupfen, Halsweh oder Husten bekommen. SARS-CoV-2 aber ist ein Typ von Coronavirus, den es beim Menschen zuvor nicht gab.

Schon zu Beginn der Pandemie gab es den Verdacht, dass das neue Coronavirus aus dem Tierreich auf den Menschen übergesprungen sein könnte. Zum einen, weil die allermeisten viralen Krankheitserreger, darunter auch die Grippe, ursprünglich aus dem Tierreich kamen. Zum anderen, weil gerade in China und Südostasien tausende verschiedener Coronaviren in Fledermäusen und anderen Tieren wie den Pangolinen kursieren. Im Schnitt beherbergt dort jede Fledermaus 2,7 verschiedene Varianten dieser Viren, wie Studien gezeigt haben.

Von der Fledermaus?

Um aber vom Tier auf den Menschen überzuspringen und bei uns zum Seuchenerreger zu werden, muss ein Coronavirus sich bestimmte Anpassungen zulegen. Die wichtigste davon: Das krönchenartige Spike-Protein des Virus muss eine Proteinkonfiguration aufweisen, die wie ein Schlüssel zum Schloss auf bestimmte Andockstellen auf unseren Zellen passt. Nur wenn die Bindungsstelle des Virus sich fest genug an diese ACE2-Rezeptoren anlagern kann, erhält der Erreger Einlass in unsere Zellen und kann sich dann in ihnen vermehren.

Um herauszufinden, von welchem Tier SARS-CoV-2 kommt, machten sich daher verschiedene Forscherteams auf die Suche nach Coronaviren in Fledermäusen oder Schuppentieren, die eine passende Bindungsstelle besitzen oder zumindest eine, die schon fast auf den Rezeptor passt. Einen ersten Fast-Treffer landeten sie bei einem in Hufeisennasen-Fledermäusen in Südchina verbreiteten Virenstamm: Diese RaTG13 getaufte Coronavirus-Variante stimmte immerhin in elf der 17 entscheidenden Proteinstellen mit SARS-CoV-2 überein. Allerdings: Um durch Mutationen oder den Austausch mit anderen Viren die genau passende Bindungsstelle zu bekommen, hätte RaTG13 noch rund 50 Jahre der Evolution gebraucht, wie Erbgutvergleiche nahelegten.

Oder vom Schuppentier?

Deutlich besser schienen da die Spike-Proteine einiger aus Schuppentieren stammenden Coronaviren zu passen, die Wissenschaftler Anfang 2021 näher analysiert hatten. Während das Protein des Fledermaus-Stamms RaTG13 weder beim Menschen noch beim Schuppentier sonderlich gut an den ACE2-Rezeptor bindet, sah dies bei den Schuppentier-Coronaviren anders aus: Ihre Spike-Proteine lagern sich sogar sehr effektiv an das humane ACE2 an – das spricht dafür, dass diese Schlüssel" schon sehr gut an unser menschliches "Schloss" angepasst sind. Tatsächlich ergaben RNA-Vergleiche, dass die Bauanleitung für die Bindungsstelle bei den Pangolin-Viren zu 96,5 Prozent mit SARS-CoV-2 übereinstimmte.

Ist demnach das Schuppentier der Ursprung von SARS-CoV-2? Zumindest schien es nicht ausgeschlossen, auch wenn die Pangolin-Coronaviren in anderen Teilen ihres Genoms durchaus deutliche Unterschiede zu SARS-CoV-2 aufweisen. „Wir haben damit zwar noch keinen Beleg dafür, dass SARS-CoV-2 tatsächlich über Pangoline auf den Menschen übergesprungen ist“, sagt Donald Benton vom Francis Crick Institute in London. "Aber wir haben gezeigt, dass auch einige Pangolin-Coronaviren potenziell zu diesem Artsprung fähig sein könnten."

Oder doch aus dem Labor?

Merkwürdig jedoch: Trotz intensiver Suche wurde bisher noch nie "unser" Coronavirus SARS-CoV-2 bei einem Wildtier gefunden. Doch wenn sich dieser Erreger in Schuppentieren oder Fledermäusen entwickelt hat, müsste er in seinen ursprünglichen Wirten eigentlich noch vorkommen – oder zumindest ein sehr enger Verwandter unseres Pandemie-Erregers.

Der fehlende Nachweis dieses natürlichen Vorkommens von SARS-CoV-2 war es unter anderem, weswegen einige Virologen schon zu Beginn der Pandemie den Verdacht hegten, dass das neue Coronavirus möglicherweise nicht in der Natur, sondern im Labor entstanden war. Nahrung erhielt diese Hypothese dadurch, dass es in Wuhan, dem Ausgangsort der Pandemie ein Virenlabor gibt, in dem unter anderem an Fledermaus-Coronaviren geforscht wird. Allerdings sollen Vergleiche mit den in diese Forschungsinstitut kultivierten Viren ergeben haben, dass SARS-CoV-2 mit keinem dieser Laborstämme übereinstimmte – so jedenfalls die Aussage chinesischer Virologen.

Argumente gegen ein absichtlich auf den Menschen hin gezüchtetes Virus lieferte zudem eine Analysen von US-Forschern. Nach dieser ist die Bindestelle von SARS-CoV-2 zwar an den menschlichen ACE2-Rezeptor angepasst, aber die Passform ist nicht so optimal, wie man es von einem Laborvirus erwarten würde. Auch das Grundgerüst des Virus entspreche dem nicht. „Dies ist ein starkes Indiz dafür, dass SARS-CoV-2 nicht das Produkt einer gezielten Manipulation ist“, betonten die Wissenschaftler. Auch eine 2021 durchgeführte Untersuchung von US-Geheimdiensten und der WHO kam zu keinem eindeutigen Ergebnis.

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Engste Verwandte von SARS-CoV-2 entdeckt

Dafür gibt es nun neue Indizien dafür, dass SARS-CoV-2 doch natürlichen Ursprungs sein könnte. Geliefert hat sie eine gezielte Fahndung nach Fledermaus-Coronaviren im Norden von Laos. Bei der Analyse von Kot, Speichel und Urin von 645 Fledermausarten in verschiedenen Höhlen dieser Region landete das Team unter Leitung von Marc Eloit von Institut Pasteur in Paris gleich drei Treffer: In drei Arten der Hufeisennasen - Rhinolophus malayanus, Rhinolophus marshalli und Rhinolophus pusillus – entdeckten die Forscher Coronaviren, die enger mit SARS-CoV-2 verwandt sind alle bisher bekannten Virenstämme.

Das Besondere daran: Die drei Virenvarianten stimmen nicht insgesamt zu mehr als 95 Prozent mit dem Erbgut von SARS-CoV-2 überein– ihre Rezeptor-Bindungsstelle ist sogar nahezu identisch mit der des Pandemie-Erregers. Zwei der neuentdeckten Fledermaus-Stämme besitzen 16 der 17 Aminosäure-Enden, der dritte hat immerhin 15 von 17 Übereinstimmungen. Damit könnten diese Viren die engsten Verwandten von SARS-CoV-2 sein und seine möglichen Vorläufer.

Und nicht nur das: Auch diese Fledermaus-Coronaviren können bereits menschliche Zellen befallen – sie haben damit schon die Anpassung durchlaufen, die den Artsprung zu uns Menschen möglich macht. In Zellkulturtests konnten die Viren in menschliche Zellen eindringen und sich in ihnen vermehren, wie Eloit und seine Kollegen nachweisen konnten. Gleichzeitig wirken die von uns gebildeten Antikörper gegen SARS-CoV-2 auch gegen die Fledermausviren – auch das ist ein Hinweis auf die große Ähnlichkeit.

Die Suche geht weiter

Nach Ansicht der Wissenschaftler belegen diese Funde, dass SARS-CoV-2 keineswegs aus den „Nichts“ gekommen ist – und machen auch einen Ursprung im Labor deutlich unwahrscheinlicher. „Unsere Resultate zeigen, dass dem Pandemie-Erreger sehr ähnliche Sequenzen in der Natur existieren und in mehreren Spezies der Hufeisennasen nachgewiesen werden können“, sagen sie. Es wäre denkbar, dass SARS-CoV-2 seine Bindungsstelle von diesen Fledermaus-Viren übernommen hat, weitere Anpassungen könnte der Pandemie-Erreger dann von anderen Tier-Coronaviren dauerhalten haben.

Zwar haben Forscher damit noch immer nicht SARS-CoV-2 bei einem tierischen Wirt nachgewiesen. Aber in ihrer Fahndung nach dem Pandemie-Ursprung kommen sie der Herkunft des Coronavirus immerhin näher – und die Suche läuft weiter.