Viren sind faszinierend

Ein kleiner Ausflug in die Biologie

Als das erste Antibiotikum in Gebrauch war, wurde es als der Anfang vom Ende der Infektionskrankheiten gefeiert. Und mit jedem neu entdeckten Antibiotikum, mit mehr denn je besiegten Erkrankungen mehrten sich die Stimmen, die das Ende der Infektionskrankheiten verkündeten.

 

Wir haben doch gewonnen – oder nicht?

 

Der erste internationale Erfolg war die Polio-Impfung. Es war eine beeindruckende Erfolgsgeschichte, die den Glauben stärkte, die medizinischen Wissenschaften könnten jede Infektionskrankheit besiegen. Ein typisches Beispiel ist ein Kommentar des australischen Nobelpreisträgers Sir F. Macfarlane Burnet. Ende des 20. Jahrhunderts sagte er, die Menschheit könne von der „Ausrottung von Infektionskrankheiten als signifikantem Faktor des gesellschaftlichen Lebens" ausgehen. Sieben Jahre später erklärte William Stewart von der obersten US-Gesundheitsbehörde vor dem Kongress, dass „es an der Zeit wäre, das Buch der Infektionskrankheiten zuzuklappen".

Zunächst schien es so, als ob sie Recht hätten, denn als nächste Viruserkrankung hatte man die Pocken im Visier. Der Triumph über die Pocken wurde der Höhepunkt der Angriffe der Medizin auf krankheitserregende Kleinstlebewesen. Man glaubte, es wäre der Anfang vom Ende jedes irdischen Krankheitserregers. Die 1963 ohnehin hochgradige Selbstüberschätzung nahm noch mehr zu: Wenn die Menschheit die Pocken besiegen kann, könnte sie jeden Virus besiegen. Es war wie ein Lauffeuer. Die Zeitungen waren voll von optimistischen Szenarien einer Zukunft ohne Krankheit. Man zitierte ausgiebig Wissenschaftler, die behaupteten, dass bald, innerhalb nur weniger Jahre, niemand mehr an Infektionskrankheiten sterben müsse. Die meisten Menschen in den Industriestaaten nahmen das für bare Münze — und glauben es heute noch. Bedauerlicherweise gehört dies zum utopischen Zukunftsmythos der Wissenschaft, insbesondere der medizinischen Wissenschaft, den viele Menschen für selbstverständlich halten. Er hat und hatte niemals viel mit der Realität zu tun.

 

Der Tod ist naturgegeben

 

Die wissenschaftlichen und medizinischen Glaubensvorstellungen über die Erde und ihre in Wechselbeziehung stehenden allgegenwärtigen Lebensformen, inklusive Bakterien und Viren, sind demnach alles andere als zutreffend. Lynn Margulis und Dorion Sagan erklären in ihrem Buch What Is Life?, dass ab dem Zeitpunkt, „als sich die Keimtheorie der Ansteckung schließlich durchgesetzt hatte, die Vergeltung zuschlug. Unterschiedliche Typen von Bakterien sind an Anthrax, Gonorrhoe, Typhus und Lepra beteiligt. Mikroben, einst belächelte kleine Anomalien, wurden dämonisiert und ... wurden zum ‚virulenten Etwas‘, das zerstört werden musste."

Aber diese Vorstellungen über Mikroben sind hochproblematisch. Die meisten Ärzte und medizinischen Wissenschaftler sprechen gewöhnlich von der „Todesursache", wenn es um die Sterblichkeit (Mortalität) geht. In dieser Wortwahl steckt tief verankert die Unterstellung, dass das Bakterium oder das Virus (oder die Herzkrankheit oder der Schlaganfall) den Tod verursachte. Noch tiefer sitzt die Vorstellung, dass es keinen Tod mehr geben würde, wenn alle tödlichen „Ursachen" besiegt wären. Der Forscher und Zoologe Richard Lewontin an der Harvard-Universität drückt es so aus: „Die Behauptungen der Medizin beinhalten diese Möglichkeit, ohne sie explizit darzulegen. Die wissenschaftliche Medizin spricht von der ‚Prävention‘ des Todes durch Heilung von Krankheiten. Es ist aber klar, dass der Tod nicht verhindert, sondern höchstens hinausgezögert werden kann. Darüber hinaus erwies sich diese Hinauszögerung als weniger wirksam, als es in den letzten 50 Jahren angesichts der großen Fortschritte der Physiologie, Zellbiologie und Medizin behauptet wurde ... (Die Wahrheit ist,) dass man zwar mit den unmittelbaren Todesursachen fertig werden kann, mit dem Tod selbst aber nicht. Demnach muss es eine Todesursache als ein Phänomen geben wie auch Ausprägungen individueller Fälle." Mit anderen Worten, wenn jede „Todesursache" entfällt, würde es immer noch den Tod geben — trotz allem, was Ärzte sagen und in der Presse zu lesen ist. Der Tod ist naturgegeben.

Die unausgesprochene und tief verwurzelte Behauptung, dass Mikroben den Tod „verursachen", ist nicht nur falsch, sondern ermutigt die Menschen dazu, Mikroben als Feinde zu betrachten, als Akteure im Krieg gegen uns. Das ist sehr weit von der Wahrheit entfernt. Bakterien und Viren sind kein „virulentes Etwas". Im Gegenteil. Sie sind eng verwoben mit den Grundlagen des Lebens auf diesem Planeten. Sie können nicht ausgelöscht werden, ohne dass jede Lebensform auf Erden ausgelöscht wird. Dies ist der große Irrtum des Naturverständnisses des 19. und frühen 20. Jahrhunderts, der uns nach wie vor zu schaffen macht. Lynn Margulis hat es einst so ausgedrückt: „Die angemessenere Auffassung von der Mikrobe als Kollege und Vorfahr bleibt weitgehend unausgesprochen. Unsere Kultur ignoriert die hart erkämpfte Tatsache, dass diese Krankheits,erreger‘ diese ‚Keime‘, auch jede Lebensform hervorgebracht haben."

Wir selbst sind gegen unsere Intuition und empörenderweise nur eine Form von Bakterien im äußerst eleganten, symbiotischen und innovativen Gewand. Bakterien sind grundlegend für jede Lebensform auf diesem Planeten. Wenn Bakterien keine Resistenz gegen Antibiotika entwickelt hätten, wäre jedes Leben auf diesem Planeten bereits schlicht durch die in der Umwelt allgegenwärtigen Millionen Tonnen Antibiotika ausgelöscht worden. Das Paradigmenproblem mit Bakterien ist schon schlimm genug. Nimmt man aber Viren hinzu, erhöht sich die Komplexität des Problems noch um einige Größenordnungen. Viren sind keine und waren niemals Parasiten, obwohl sie als solche agieren können oder parasitisch erscheinen, wenn sie uns krankmachen. Sie erfüllen in der Tat hochelegante Funktionen in Ökosystemen — wie alles auf diesem Planeten. Frank Ryan bemerkt, dass sich Viren „in das Genom jeder Lebensform auf Erden ein- und ausweben. Schlussendlich ist irdisches Leben zum dichten Netz genetischer Interaktionen geworden." DNA ist kein und war niemals ein Computerprogramm. Sie ist, wie die Nobelpreisträgerin Barbara McClintock anmerkte, ein lebendes Zellorgan. Es gibt tatsächlich kein eigenständiges Innen oder Außen, kein „wir" und „sie", obwohl es so aussieht, als ob es existiert (was unserem 19.-Jahrhundert-Paradigma entspricht). Die Lebensformen auf diesem Planeten sind lebende Organismen. Das bedeutet, dass sie weiche Begrenzungen haben, sehr weiche Begrenzungen. In allen lebenden Systemen findet ein permanenter Austausch zwischen Innen und Außen statt (z. B. Energie). Präziser ausgedrückt, gibt es einen fortwährenden Ein- und Ausstrom von Leben über diese weichen Begrenzungen hinweg. Das entspricht der Natur der ökologischen Realität in dieser Welt.

 

Lebende Organismen

 

Speziell Viren haben die Fähigkeit, in Zellen einzudringen, DNA (oder RNA)-Abschnitte abzutrennen und sie in ihre eigene genetische Struktur einzubauen. Sie können dann diese Abschnitte ebenso wie Abschnitte des eigenen Genoms in andere lebende Organismen integrieren. Eine ihrer Hauptfunktionen ist tatsächlich die genetische Vermischung aller irdischen Lebensformen. Frank Ryan drückt es so aus: „Viren sind Vehikel für den genetischen Austausch zwischen unterschiedlichen Spezies, die die Matrix des Lebens auf Erden ausmachen." Unser Genom und das aller Lebewesen enthalten genetische Code-Schnipsel vieler anderer Lebensformen. Es enthält auch Schnipsel von Virusgenen. Unsere Form und unsere Gestalt sind der Ausdruck einer Kommunikation, die vom Anbeginn des Lebens an existiert. Wir sind der Feind, den wir bekämpft haben. Kurz gesagt, das Vorstellungsvermögen der meisten Wissenschaftler zu Beginn des Antibiotikazeitalters war begrenzt. Begrenzter, als es sich sogar die klügsten Köpfe hätten denken können. Und die Weltsicht, die verbreitet wurde, war durch und durch mangelhaft. Viren sind fest in die ökologische Matrix dieses Planeten integriert und erfüllen wichtige Aufgaben. Zudem sind sie extrem anpassungsfähig. Sie können ihre Struktur sehr rasch verändern und scheinbar beliebig neue Formen annehmen. All dies geschieht durch die grundlegende Analyse der Umgebung, in der sie sich befinden. Sie sind hochintelligent. Sie sind definitiv nicht dumm. Aber wir waren (und sind) dumm, weil wir so dachten. Das medizinische Paradigma, das im 20. Jahrhundert entstand, ist falsch. Heute zahlen wir den Preis dafür, dass wir ihm so bedingungslos gefolgt sind. Heute sind wir mit dem Auftauchen von Epidemien konfrontiert, die verheerender sind, als wir es uns jemals hätten vorstellen können. Wenn wir uns anpassen wollen, müssen wir mit anderen Augen sehen, mit einem anderen Paradigma verstehen lernen. Wir müssen zur Kenntnis nehmen, dass Viren nicht das sind, wofür wir sie bislang gehalten haben. Wir müssen lernen, sie zu sehen, wie sie sind.

 

Viren sind definitiv nicht dumm

 

Noch immer ist unter Wissenschaftlern vielfach die Vorstellung verbreitet, dass Viren nicht lebendig sind. Manche sagen, es sind „Organismen am Rand des Lebens", aber keine Organismen im eigentlichen Sinn, weil sie keine Zeltstrukturen haben, keinen eigenen Stoffwechsel, und weil sie sich nur innerhalb von Zellen vermehren — und weil sie außerdem auch nicht die Zellteilung nutzen.

Es gibt sehr viele Viren auf diesem Planeten. Schätzungen zufolge beherbergt die Erde 10hoch 31 Viren, eine 10 mit 31 Nullen. Und es gibt eine Vielzahl verschiedener Arten. In 200 Litern Wasser sind etwa 5000 verschiedene virale Genotypen vorhanden. Es gibt Viren an den kältesten und ungastlichsten Orten und es gibt Viren in kochend heißen Quellen. Es gibt Viren in der hohen Atmosphäre und in den tiefsten Abgründen der Erde. Sie leben auf den Gipfeln von Bergen und in den tiefsten Tiefen des Ozeans. Und manchmal reisen sie sogar ins All. Sie sind Teil des Lebens auf diesem Planeten. Sie sind unentbehrlich. Viren haben anders als Bakterien keinen Zellkern und keine Zellmembran. Sie sind der strukturell einfachste Feinschliff einer minimalen Lebensform.

Das Capsid, die Virushülle, besteht aus einer oder mehreren Proteinschichten. Diese vereinfachte Struktur unterscheidet beispielsweise Viren von Bakterien, lebendig sind aber beide. Sie sind eine einzigartige Lebensform. Man sollte sie deshalb nicht diskriminieren. Sie ähneln sehr stark Samen (oder Sporen): Sie gedeihen nur, wenn sie einen geeigneten Nährboden finden. Und wie Samen kontrollieren sie permanent ihre äußere Umgebung, sogar im Ruhestadium. Die Oberfläche der viralen Proteinhülle ist mit Rezeptoren gespickt. Das sind spezielle Arten von Wahrnehmungsorganen, die den Virus über seine Umgehung informieren. Viren nutzen diese eleganten sensorischen Organe, um die Umgebung, in der sie sich befinden, zu analysieren und um die am besten für sie passenden Zellen zu finden. Der Arzt und Forscher Frank Ryan kommentiert: „Viren verfügen über eine Art Empfindung, die man als Mittelding zwischen rudimentärer Geruchs- oder Berührungswahrnehmung bezeichnen könnte. ... Sie können die chemische Zusammensetzung von Zelloberflächen erkennen. ... Das verschafft dem Virus die größtmögliche Fähigkeit, die richtigen Zelloberflächen aufzuspüren [und ermöglicht ihm, seine passende Wirtszelle zu finden]. Sie erkennt sie durch die Wahrnehmung der dreidimensionalen Oberflächenchemie."

Viren haben ein hochentwickeltes Wahrnehmungsvermögen in Bezug auf ihre Umgebung, um deren Natur zu bestimmen, um zelluläre Organismen zu finden, in denen sie sich am besten reproduzieren können, und um dann die in den Zellen befindlichen Organismen dazu zu bringen, die Viren auf neuen Wirten zu verbreiten. Sie sind wahre Überlebenskünstler. Sie können die Art der Immunantwort erkennen, die auf sie abzielt, und sie können sich verändern — oder die Immunreaktion des Wirts selbst beeinflussen, um sie abzuwehren. Sie können buchstäblich vernünftig urteilen, das heißt: Input analysieren und neue Verhaltensweisen generieren, die auf dem basieren, was sie als Bedeutung des Inputs interpretiert haben.

Sie beginnen wie Bakterien bei unmittelbarem Kontakt mit synthetischen Medikamenten sofort mit der Problemlösung. Während sich DNA-Viren milliardenfach vervielfältigen, produzieren RNA-Viren Milliarden ähnliche, aber nicht identische Viren. Es ist fast so wie bei einem Schwarm Honigbienen — alle ähnlich, aber verschieden. Manche Viren produzieren in jeder Minute eine neue Generation. Zudem werden bei jedem neu produzierten Virus kleine Änderungen eingebaut. Es gibt darüber hinaus Belege, dass sowohl DNA- als auch RNA-Viren (wie Bakterien) Informationen untereinander austauschen, um von medizinischen Therapien oder dem Immunsystem unbehelligt zu bleiben. Ähnliche Viren tauschen aktiv genetische Strukturen aus, um sehr schwerbehandelbare Infektionen zu verursachen.

 

Clevere Schwarzfahrer

 

Beispielsweise gestalten Grippeviren spezifisch und absichtlich ihre genetischen Strukturen um und setzen regelmäßig komplett neue Gene in ihr Genom ein, um sich für das menschliche Immunsystem unsichtbar zu machen. Und sie sammeln solche neuen Gensequenzen bei Schweinen und Vögeln aus Asien ein. Deshalb wird jedes Jahr ein neuer Grippeimpfstoff gebraucht. Wenn Viren nicht in einer Zelle leben, befinden sie sich in einer Art Winterschlaf, so ähnlich wie Pflanzensamen. In diesem Ruhezustand bewegen sie sich mit Luftströmen, im Wasser oder bleiben einfach untätig auf dem Boden liegen, bis sie mit einer Lebensform Kontakt bekommen, die die Zellen mitbringt, die nötig sind, um sie aus ihrem langen Schlaf aufzuwecken. Die erste Aufgabe des Virus ist dann, in den neuen Wirtsorganismus einzudringen, seine Schutzmechanismen zu umgehen und eine geeignete Wirtszelle zu finden. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, benutzen Viren raffinierte Analysen. Sie experimentieren zunächst mit neuen Genkombinationen, um sich an die neue Umgebung anzupassen. Die meisten Viren haben zudem eine genetische Struktur entwickelt, die die Invasion in andere Wirtsorganismen nach der Erstinfektion erleichtert. Beispielsweise befällt das Tollwutvirus Teile des Gehirns, was dann unkontrolliertes Beißverhalten hervorruft. Gleichzeitig wird der Speichel des infizierten Tieres milliardenfach mit Viren geflutet. Jedes Mal, wenn das Tier zubeißt, wird dann das Virus auf einen neuen Wirt übertragen. Grippe- und andere Atemwegsviren dringen in Atemtröpfchen ein und lösen Husten und Niesen aus. Solche Tröpfchen werden dann von neuen Wirten eingeatmet. Wiederum andere Viren werden von Stechmücken übertragen, gelangen ins Blut und stimulieren dort die Ausschüttung von chemischen Stoffen auf der Hautoberfläche des Wirts. Dadurch werden Moskitos zum infizierten Wirt gelockt, die das Virus von dort mitnehmen und weiter verbreiten. Viren sind wahre Meister, wenn es darum geht, von hier nach da zu gelangen. Dort fangen sie an, die Immunfunktionen des Wirts zu verändern, schwächen die Fähigkeit von Immunzellen, eindringende Mikroben zu erkennen und abzutöten. Wenn das vollbracht ist, docken die Viren an Immunzellen im Blut an, meistens Makrophagen oder Monozyten, und verteilen sich im ganzen Körper. Für seine Körperreise benutzt ein Virus chemotaktische Stoffe, die das Andocken an die bevorzugte „Taxi" -Zelle ermöglichen. Die Rezeptoren auf der Virusoberfläche gaukeln der Zelle vor, dass ein passendes Protein an-gedockt hat. Und nach einigen chemischen Kommunikationszyklen gelingt es dem Virus, in die Zelle einzudringen. Im Prinzip gewinnt das Virus das Vertrauen der Zelle und missbraucht es anschließend. Von jetzt an kann das Virus an jeden gewünschten Ort im Körper reisen. In der Nähe des bevorzugten Ortes verlässt das Virus sein „Taxi" und dockt an der spezifisch passenden Zelle an. Erneut wird die Zelle übertölpelt, um in ihr Inneres einzudringen. Nun beginnt das Virus, sich millionenfach zu replizieren. Hat sich das Virus in seiner primären Zielzelle eingenistet, streift es seine Proteinhülle ab und beginnt damit, das Kommando in der Zelle zu übernehmen. Zunächst wird der programmierte Zelltod infizierter Zellen gestoppt. Das Virus bleibt dann, wo es ist, abgeschirmt vom Rest des Immunsystems. Nun trennt es kleine Stücke von sich selbst ab und schickt sie in den Zellkern, der somit hinters Licht geführt wird und Kopien des Virus anfertigt. Als Vorlage werden Virusproteine benutzt. Diese neuen Viruspartikel verlassen den Zellkern, wandern zur Innenseite der Zellmembran und „blubbern" hinaus (viral buddle. Während dieses Vorgangs stirbt die Zelle und platzt auseinander. Die Viren schnappen sich dann Teile der Zellmembran und bauen sich neue Proteinhüllen mit Rezeptoren für neue Wirtszellen, Und alles geschieht blitzschnell.

Auf diese Weise beginnt der uralte Wettkampf: Die Klärung der Frage, wer sich in besserer Verfassung befindet — das Immunsystem des befallenen Organismus oder das replizierende Virus? Ist das Virus besonders stark oder das Immunsystem kompromittiert, gewinnt das Virus die Oberhand und eine manchmal schwere Erkrankung ist unvermeidlich,

 

Vom Menschen provoziert

 

Ähnlich wie antibiotikaresistente Bakterien feiern viele Viren, die seit langem als besiegt galten, ein Comeback. Das gelingt ihnen durch genetische Umgestaltung, durch erlernte Resistenz gegen Antivirenmittel und vor allem durch die Veränderungen der Welt, in der wir alle leben. Und all diese Veränderungen sind tiefgreifend.

Nachfolgend sind einige wichtige globale Veränderungen aufgelistet, die von Forschern als Faktoren identifiziert wurden, die das Auftauchen so vieler neuer (und alter) pathogener Viren ermöglichen. Es gibt keinen Ort auf diesem Planeten, der davon nicht betroffen ist.

• Demographische Veränderungen: anwachsende Weltbevölkerung, zunehmende Flüchtlingszahlen, beschleunigte Mobilität, weltweite Verstädterung, anwachsende Bevölkerungsdichte in begrenzten Räumen wie Stadtzentren oder Gefängnissen.

• Medizinische Versorgung und Technologie: Krankenhausinfektionen, konzentrierte Mikrobenvermischung in Krankenhäusern und Pflegeheimen, Bluttransfusionen, Organtransplantationen, Wiederverwendung von Medizinprodukten/-geräten, pharmazeutische Kontaminationen, Virus- und Antibiotikaresistenz.

• Ökonomische und kommerzielle Trends: extensive und hochindustrialisierte Landwirtschaft mit daraus resultierender Dysbalance der Ökosysteme, weltweiter kommerzieller Einsatz von Nutztieren, Nahrungspflanzen und landwirtschaftlichen Pharmaprodukten.

• Störung des Ökosystems: Abholzung, Störungen durch Wasserwege, Dezimierung von Raubtierpopulationen, Zerstörung von Wildpflanzenpopulationen.

• Klimaveränderungen: Unterbrechungen der balancierten Klimadynamik durch anthropogene Faktoren wie globale Erwärmung, ansteigende CO,-Emissionen und Schadstoffgase.

Viren lebten Millionen Jahre lang im Einklang mit ihren Wirtsspezies, etwa mit wilden Bienen oder Büffelherden. Die Störung gesunder Ökosysteme durch Eingriffe des Menschen und der konsekutive Verlust von Wirtsspezies und deren Habitaten stimulierte Viren dazu, Artengrenzen zu überwinden. Und eine der Arten, auf die sie überspringen, sind wir — oder Tiere, mit denen wir gut zusammenleben können: Tauben, Mäuse, Schweine und Hühner; von ihnen werden Viren leicht auf uns übertragen. Schlussendlich gibt es heute eine ganze Menge mehr von uns (und unseren Nutztieren) als von jeder anderen großen Lebensform. Wir sind leicht zu finden. In der Tat leben viele von uns an denselben Orten, wo früher die bevorzugten Wirte der Viren lebten. Ein Zuhause ist ein Zuhause. Unsere Körper unterscheiden sich nicht allzu sehr von den Körpern anderer Tiere. Es ist ein Kinderspiel für Viren, uns zu ihren neuen Wirten zu machen. Einige der am häufigsten auftauchenden, resistenten oder erneut virulenten Viren sind das Dengue-Virus (infiziert weltweit jedes Jahr Millionen), Hepatitis C, Enterovirus 71 und die acht Vertreter der Herpes-Familie, die Menschen befallen, Cytomegalovirus und Epstein-Barr-Virus inklusive. Weltweit am bedrohlichsten (HIV außen vor) sind Influenza- und Enzephalitis-Viren.

Im Bewusstsein vieler Leute erscheint Influenza als vergleichsweise leichte Erkrankung, nur ein weiterer „grippaler Infekt". In Wirklichkeit handelt es sich aber um potente pathogene Viren. Epidemiologen warnen zunehmend und nachdrücklich vor einer baldigen weltweiten Pandemie, in ähnlich globalem Maßstab wie die Pandemie von 1918, die mehr als 500 Millionen Menschen betraf und 100 Millionen Todesfälle verursachte. Unsere Massentierhaltung, wo Viren bei Schweinen und Hühnern ihre Virulenz erhöhen, unsere anwachsenden Bevölkerungen, unser überhebliches und antiquiertes Medizin-/Gesundheitssystem und die Intelligenz der Viren lassen es als Gewissheit erscheinen, dass in Kürze wieder ein pandemischer Virenstamm auftauchen wird. Es ist nur eine Frage der Zeit. Robert Heinlein bemerkte einst: „Bevölkerungsprobleme lösen sich auf schreckliche Art von selbst." Viren lernen dazu. Wir sollten das auch tun.

 

Gekürzte Auszüge aus Stephan Harrod Buhner: Pflanzliche Virenkiller. Immunstärkung und natürliche Heilmittel bei schweren und resistenten Virusinfektionen. 3. Aufl. 2019

01.11.2020
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