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Zellpiraten - Warum sind Viren so erfolgreich?

Sie gelten als Piraten, die unsere Zellen entern und sie für ihre Zwecke nutzen: Viren. Viele der großen Seuchen und tödlichsten Krankheiten werden von diesen Erregern verursacht – von Aids über Grippe bis hin zu Covid-19. Was aber macht Viren so erfolgreich und warum tauchen immer wieder neue, potenziell gefährliche Erreger auf? Ein Blick auf das Erfolgsgeheimnis von SARS-Cov-2 und Co.

DAL, 23.03.2020

HIV-1-Viren, grün eingefärbt, an menschlicher Lymphozyten-Zelle.

Cynthia Goldsmith / CDC

Viren können sich ohne fremde Hilfe nicht vermehren. Anders als Bakterien bestehen sie weder aus einer Zelle, noch haben sie einen Stoffwechsel oder die biomolekulare Ausstattung für die Herstellung von Proteinen. Forscher zählen sie daher strenggenommen auch nicht zu den Lebewesen. Doch den Erfolg der Erreger schmälert dies keineswegs. Denn Viren haben eine Strategie entwickelt, um sich trotzdem auszubreiten: Sie werden zu Zellpiraten.

Viren infizieren Wirte und kapern deren Zellmaschinerie für ihre Zwecke. Sie schleusen ihr Erbgut in die fremden Zellen ein und zwingen sie dazu, anhand dieser Informationen zahlreiche Viruspartikel herzustellen – die Viren vermehren sich. Normalerweise würden die körpereigenen Abwehrmechanismen des Wirts dies verhindern. Doch die Erreger haben im Laufe der Koevolution mit ihren unfreiwilligen Helfern unterschiedliche Methoden entwickelt, um diesen Schutzsystemen zu entgehen.

Von Grippe bis Covid-19

Auch wir Menschen werden immer wieder Opfer solcher Zellpiraten. Ob Erkältungs-, Grippe- oder jetzt die neuartigen Coronaviren: Die Erreger sind zu ständigen Begleitern geworden. Den wirksamsten Schutz gegen potenziell gefährliche Viren bieten Impfungen – daher fahnden Forscher auch unter Hochdruck nach möglichen Impfstoffen gegen SARS-CoV-2.

Sie machen sich dabei zunutze, dass unser Immunsystem fremde Eindringlinge an bestimmten charakteristischen Merkmalen wie Eiweißstrukturen erkennen kann und dann entsprechende Antikörper zur Abwehr bildet. Vakzine enthalten solche Viren-Erkennungsmerkmale oder die Bauanleitung dafür und wappnen den Körper so für eine zukünftige Infektion.

Viren bestehen zwar meistens nur aus ihrem Erbgut, das in einer Hülle aus Proteinen eingeschlossen ist, sind aber von überraschend vielfältiger Gestalt.

iStock.com, colematt

Talentierte Verwandlungskünstler

Impfungen haben schon vielen Viren den Schrecken genommen. Trotzdem bleibt der Kampf gegen die Erreger schwierig und gleicht nicht selten einer Sisyphos-Aufgabe. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass Viren enorm wandlungsfähig sind und durch genetische Mutationen ständig neue Stämme hervorbringen. Laut Max-Planck-Gesellschaft ist diese Fähigkeit bei Viren mit dem Erbmaterial RNA – wie zum Beispiel Influenza- und Coronaviren – besonders stark ausgeprägt: Sie besitzen demnach die höchste Mutationsrate, die je gemessen wurde.

Zwar können einzelne Mutationen für die Erreger auch nachteilig sein. Durch ihre massive Vermehrungsrate kompensieren sie dies jedoch – in der Summe überwiegt dann der positive Effekt: Die Viren steigern ihre Anpassungsfähigkeit. Der Erreger der saisonalen Grippe beispielsweise verändert sich auf diese Weise regelmäßig so stark, dass alte Impfstoffe nicht mehr wirken. Das Vakzin wird daher jedes Jahr neu an die Eigenschaften der Viren angepasst, die gerade kursieren oder erwartet werden.

Gefahr aus dem Tierreich

Immer wieder tauchen scheinbar aus dem Nichts auch zuvor völlig unbekannte virale Erreger auf. Allein in den letzten Jahren wurde die Menschheit von gleich mehreren neuen Viren heimgesucht – die Spanne reicht von Nipah, SARS und MERS bis hin zum Zika-Virus. Prinzipiell kann plötzlich und jederzeit ein neuartiger Erreger auftreten, der im Extremfall sogar das Potenzial hat, ein schwerwiegendes Seuchenereignis auszulösen.

Doch woher stammen diese neuen Viren? Oftmals haben sie ihren Ursprung in Tieren. Dies ist vermutlich auch bei dem derzeit grassierenden Coronavirus der Fall. Analysen zufolge ist SARS-Cov-2 durch die Rekombination zweier Virenstämme entstanden und stammt ursprünglich aus Fledermäusen, von denen es über andere Tiere als Zwischenstation auf den Menschen übergegangen ist – so wie wahrscheinlich auch SARS-Cov-1 und Ebola. Forscher glauben inzwischen, dass dies nicht von ungefähr kommt.

Fledertiere wie dieser Flughund gelten als die wahrscheinlichsten Wirtstiere für alle Coronaviren.

Anton 17 / CC BY-SA 4.0

Riskante Aufrüstung

So deuten Studien darauf hin, dass Fledermäuse ein Immunsystem besitzen, das Virusinfekte besonders effektiv unterdrückt. Dadurch lösen sie eine fatale Anpassungsreaktion der Erreger aus: Die Viren rüsten auf und werden noch aggressiver. Befallen sie dann uns Menschen, kann dies zum Problem werden. Denn unser weit schwächeres Immunsystem ist mit so virulenten Erregern schnell überfordert. "Es ist daher kein Zufall, dass viele hochpathogene Viren aus Fledermäusen stammen", sagt Mike Boots von der University of California in Berkeley.

Um neuen Viren aus dem Tierreich schnell auf die Spur zu kommen, suchen Forscher mittlerweile gezielt nach ihnen – auf diese Weise haben sie vor kurzem zum Beispiel hunderte zuvor unbekannte Viren in Insekten entdeckt. "Jedes neue Virus, das wir finden, könnte eine bisher unerkannte Ursache von Erkrankungen sein, sowohl beim Menschen als auch bei Nutztieren“, erklärt Christian Drosten von der Berliner Charité.