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Erdbewohner seit Urzeiten

Das Wirken der Viren

Lebewesen oder nicht? Unter den Krankheitserregern nehmen die Viren eine besondere Stellung ein. Während die Wissenschaft Bakterien und Pilze ohne jeden Zweifel zu den Lebewesen zählt, gehen die Meinungen bei Viren auseinander. Ohne fremde Hilfe können sie nicht leben und sich vermehren, doch sie enthalten die wichtigsten Bausteine des Lebens: Nukleinsäuren. Und sie sind zu einer Evolution fähig.
Edith Schettler
10.08.2020  16:00 Uhr

Vermutlich gibt es Viren, seit es Leben auf der Erde gibt. Das Berliner Museum für Naturkunde verwahrt deformierte Knochen eines Sauriers, der vor 150 Millionen Jahren auf der Erde lebte. Forscher sind sich sicher, dass eine Infektion mit Paramyxoviren die Knochen verformt hat. Das Tier litt an Morbus Paget oder Osteodystrophia deformans. Daran erkranken heute noch Menschen, in erster Linie ältere.

Die Forschung beschäftigt sich mit Viren seit dem Ende des 19. Jahrhunderts. Dimitri Iwanowski (1864 – 1920), ein russischer Biologe, filterte aus dem Presssaft von Mosaik-kranken Tabakpflanzen kleinste, im Mikroskop nicht erkennbare Krankheitserreger, die er »Mikrobe« oder »Virus« nannte. Erst mit dem im Jahr 1931 erfundenen Elektronenmikroskop wurden sie sichtbar. Als Begründer der modernen Virologie gilt der US-Amerikaner Thomas Milton Rivers (1888 – 1962), der im Jahr 1926 erklärte: »Viren scheinen obligate Parasiten in dem Sinne zu sein, dass ihre Vermehrung von lebenden Zellen abhängig ist.« Die Österreicher Karl Landsteiner (1868 – 1943) und Erwin Popper (1879 – 1955) wiesen mit dem Humanen Poliovirus im Jahr 1908 das erste humanpathogene Virus nach.

Einfach strukturiert

Der Bauplan der Viren ist höchst simpel. Vielleicht ist gerade das die Erfolgsstrategie, die ihnen dazu verholfen hat, Jahrtausende zu überdauern, Eiszeiten zu überstehen, durch Hitze und Dürre zu kommen und sich dabei perfekt an ihre Wirte anzupassen.

Viren (in der Fachsprache ist der Singular ein Neutrum: das Virus) sind organische Strukturen, die in zwei Formen existieren. Halten sie sich außerhalb von Wirtszellen auf, heißen sie Virionen, innerhalb der Wirtszelle vermehren sie sich in ihrer Daseinsform als Viren. Sie bestehen aus Nukleinsäuren, die von einer Proteinhülle umgeben sind. Da alle anderen Bausteine einer lebensfähigen Zelle wie Mitochondrien oder Ribosomen fehlen, sind sie nicht zu einem Stoffwechsel oder zur selbständigen Vermehrung fähig. Forscher haben sich deshalb darauf geeinigt, dass Viren keine Lebewesen sind.

Ihre Nukleinsäuren haben die Form einer DNA oder einer RNA und enthalten die Informationen für ihre Replikation und die Vermehrung der Viren. Zu ihrem Schutz umgibt sie meist eine Hülle aus Proteinen, das Kapsid. Von dieser erhält das Virion seine typische Gestalt, die unter dem Mikroskop erkennbar ist. Darüber hinaus schützt eine Biomembran aus Lipiden manche Virionen. Fehlt diese Membran, handelt es sich um unbehüllte Viren, andernfalls spricht die Virologie von behüllten Viren.

Die Virionen verbreiten sich über die Luft wie Influenzaviren oder über Oberflächen wie Noroviren. Sind sie im Zielorgan, beispielsweise der Lunge oder dem Darm ihres Wirtes, angekommen, heften sie sich an Oberflächenproteine der Zellmembran und benutzen diese als Eintrittspforte ins Zellinnere. Entweder stülpen sie sich mit einem Teil der Membran ein und gelangen vollständig in das Zytoplasma oder sie injizieren nur ihr Erbmaterial durch die Zellmembran hindurch. Nachdem sie sich gegebenenfalls ihrer Hülle entledigt haben, präsentieren sie ihre Nukleinsäuren dem Replikationsapparat der Wirtszelle. Um nicht vom Immunsystem des Wirtes erkannt zu werden, besitzen sie spezielle Proteine, die Immunoevasine, die die Immunreaktion unterdrücken oder umgehen. Die Wirtszelle vervielfältigt nun das Erbmaterial und die Hüllenproteine des Virus. Die neu gebildeten Viren lösen schließlich die Zellmembran auf oder benutzen sie gleich als Schutzhülle, bevor sie die Reste der Wirtszelle verlassen und als Virionen mit dem Stuhl oder Körperflüssigkeiten ausgeschieden werden. Wie viele Viren eine Zelle produziert, ist individuell unterschiedlich. Virologen bezeichnen diese Anzahl als burst size.

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