Was sind Viren?

Wie sich Viren vermehren, welche Zellen sie befallen und warum Antibiotika nicht wirken

NIAID-RML

Bei RiffReporter berichten WissenschaftsjournalistInnen für Sie über die Pandemie

Kurze Antwort

Viren sind relativ kurze Stücke Erbsubstanz, umgeben von einer Eiweißhülle. Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel und können sich nur in den Zellen anderer Lebewesen vermehren. Dazu dringen sie in die Zelle eines Wirtes ein, zwingen sie dazu, neue Viruspartikel herzustellen und zerstören sie am Ende meistens.

Erklärung

Viren sind hundertfach kleiner als Bakterien. Sie bestehen lediglich aus einem Stück Nukleinsäure (das kann die Erbsubstanz DNA sein oder ein verwandtes Molekül, die RNA), das von einer Kapsel aus Proteinen (Eiweißen) umhüllt und so geschützt wird. Da die Virus-Partikel keine Enzyme und keinen Stoffwechsel besitzen, können sie sich nur in der Zelle eines Wirtes – etwa des Menschen – vermehren. Daher sehen die meisten BiologInnen sie nicht als echte Lebewesen an, sondern als Grenzgänger zwischen belebter Materie (Zellen) und unbelebten chemischen Verbindungen.

Wie vermehrt sich ein Virus?

Viren müssen zunächst in den Körper eines Wirtes und dort in eine geeignete Zelle gelangen, um sich vermehren zu können. Auf ihrer Eiweißhülle besitzen die Erreger spezielle Zucker-Eiweiß-Moleküle, die wie ein Schlüssel ins Schloss zu Strukturen passen, die sich auf der Oberfläche der Wirtszelle finden. Stößt das Virus auf ein solches „Rezeptormolekül“, öffnet es mit seinem Schlüssel quasi die Tür in die Zelle – und wird von ihr aufgenommen. Im Inneren der Wirtszelle verliert der Erreger seine Hülle und die nackte Erbsubstanz bleibt zurück. Nun beginnt die Zelle, die Anweisungen der Virus-Erbsubstanz auszuführen und produziert massenhaft Virus-Bausteine: Erbsubstanz der Viren sowie Eiweiße (Proteine) für die Hülle. Die Bausteine fügen sich von selbst zu neuen Viren zusammen und schließlich befinden sich Tausende neuer Exemplare in der Zelle. Meistens stirbt sie dann ab und entlässt die Tochterviren in die Umgebung.

Seit wann gibt es Viren und wie sind sie entstanden?

Obwohl es keine Fossilien von Viren gibt, nehmen viele Biologen an, dass die Erreger schon ganz am Anfang des Lebens vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren entstanden. Denn die winzigen Parasiten sind in allen Lebewesen zu finden. Wahrscheinlich kamen die Viren in die Welt, indem Teile der Erbmoleküle von Lebewesen außer Kontrolle gerieten und sich selbständig machten. So gesehen sind Viren wild gewordene Schnipsel von Nukleinsäuren, den Trägern der Erbinformation, umgeben von einer schützenden Eiweißhülle.

Welche Zellen und Wirte können Viren befallen?

Um in eine Wirtszelle hineinzugelangen und sich dort zu vermehren, müssen die Viren den richtigen „Schlüssel“ besitzen, der zum „Schloss“ der Zelle passt. Das heißt, die Rezeptormoleküle an der Oberfläche der Zelle müssen zu Strukturen passen, die sich auf der Proteinhülle der Viren befinden. Deshalb kann ein Virus nur in eine begrenzte Auswahl von Zellen gelangen. Manche Viren befallen eine einzige Art, das Masernvirus etwa nur den Menschen. Andere Erreger haben ein breiteres Spektrum an Wirten (das hängt vom Typ des Rezeptormoleküls ab). Das West-Nil-Virus zum Beispiel kann sowohl Menschen als auch Stechmücken, Vögel und Pferde infizieren. Innerhalb eines Wirtes befallen die Viren oft nur bestimmte Gewebe und Organe. Schnupfenviren sind auf die Zellen der oberen Atemwege beschränkt. HI-Viren, die das Syndrom Aids auslösen, können nur in Zellen des Immunsystems eindringen. Herpes-simplex-Viren infizieren Nervenzellen, in denen sie zum Teil jahrelang in einem Ruhezustand verharren.

Warum wirken Antibiotika nicht gegen Viren?

Antibiotika sind Wirkstoffe, die spezifisch die Zellwände von Bakterien attackieren oder in den Stoffwechsel der Bakterien eingreifen, so dass sie sich nicht mehr vermehren können. Viren aber besitzen gar keine Zellwände und auch keinen eigenen Stoffwechsel, sondern sie vervielfältigen sich in den Zellen anderer Lebewesen. Daher können ihnen die Antibiotika nichts anhaben.

Weshalb werden viele Viren im Lauf der Zeit weniger gefährlich?

Aus evolutionsbiologischer Sicht hat ein Krankheitserreger einen Nachteil, wenn er seine Opfer allzu stark schädigt oder gar schnell tötet. Denn ein sehr kranker Wirt kann die Erreger weniger effektiv verbreiten, ein gestorbener gar nicht mehr. Wenn ein Virus seine Opfer also nicht so stark schwächt, wird sich der Erreger schneller verbreiten und sich gegenüber anderen, aggressiveren Varianten durchsetzen. In Australien wurde in den 1950er Jahren das Myxoma-Virus ausgebracht, um der riesigen Kaninchenplage Herr zu werden. Tatsächlich starben am Anfang mehr als 99 Prozent der Tiere an Myxomatose, doch dann tauchten in den folgenden Jahren immer mildere Varianten des Virus auf und die Kaninchen erholten sich wieder. Ob auch das Coronavirus für den Menschen weniger gefährlich wird, ist noch nicht abzusehen. Dieser Prozess dürfte vermutlich länger dauern als die jetzige Pandemie. Ein Impfstoff wäre für die Menschen auf jeden Fall die bessere Lösung.

Gibt es Viren im Erbgut des Menschen?

Tatsächlich gibt es jede Menge Reste von Viren im Erbgut des Menschen. Einige nisten sich nur vorübergehend in das Genom ein, um dort längere Zeit geschützt zur ruhen – etwa das HI-Virus. Doch manche Viren verbleiben für immer im Genbestand des Menschen und werden von einer Generation zur nächsten weitervererbt. Mehr als acht Prozent des menschlichen Erbguts stammen ganz offensichtlich von Viren ab. Allerdings produzieren die ehemaligen Viren-Gene inzwischen keine Viruspartikel mehr: die meisten sind defekt, andere haben sich durch Mutationen in nützliche Gene verwandelt. Doch das ist nicht alles: Jede Zelle enthält große Mengen sogenannter Junk-DNA (vom englischen Wort für „Müll“). Diese Abschnitte haben keine erkennbare Funktion und viele bestehen aus sich zigfach wiederholenden DNA-Sequenzen. Auch hiervon scheint ein großer Teil ursprünglich von Viren zu kommen, so dass insgesamt sogar rund 40 Prozent des menschlichen Erbguts auf virenähnliche Komponenten zurückgehen könnten. (Henning Engeln)

zuletzt aktualisiert am 27.05.2020

Mehr von Henning Engeln zum Thema:

QUELLEN:

  • GEOkompakt Nr. 23 „Evolution“, 2010, S. 50-59 „Die leblosen Lebewesen“
  • Reece et al.: Campbell Biologie, Pearson, 10, aktualisierte Auflage von 2016
  • Marilyn J. Roosinck: Viren!, Springer 2018
  • Pschyrembel: Klinisches Wörterbuch, de Gruyter, 266. Auflage von 2014

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