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Decoded: Viren, Meister der Anpassung

Es gibt mehr Viren auf der Erde als Sterne im Universum. Sie sind unglaublich vielfältig und können alle Arten von Lebewesen befallen. Aber was ist so ein Virus? Wieso ist es wichtig, Viren zu beobachten? Was macht sie gefährlich?
Viren sind ein Sack voller genetischer Informationen aus RNA-Einzel- oder Doppelsträngen oder DNA-Molekülen. Diese Informationen helfen ihnen, in gesunde Zellen einzudringen und sich zu vermehren.

Viren sind mikroskopisch kleine Erreger, die sehr weit verbreitet und sehr ansteckend sind. In nur einem Tropfen Meerwasser befinden sich mehr Viren, als Menschen in New York City leben. Es gibt sogar mehr Viren auf der Erde als Sterne im Universum.

Viren gab es schon lange vor den Menschen. Einige Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie älter sind als alles Leben auf der Erde. Außerdem sind sie unglaublich vielfältig. Viren können alle Arten von Lebewesen befallen, Tiere und Pflanzen genauso wie Bakterien und Pilze. Aber was sind sie eigentlich?

Genau genommen sind Viren nicht lebendig – eine Aussage, die manche Forschende noch immer herausfordert. Sie sind nur ein Sack voller genetischer Informationen aus RNA-Einzelsträngen oder -Doppelsträngen oder DNA-Molekülen. Diese Informationen helfen ihnen, in gesunde Zellen, die Wirtszellen, einzudringen und sich zu vermehren: Dabei zerstören sie das Erbgut der Wirtszelle – oder sie bauen ihre eigenen Gene darin ein.

Was macht Viren so besonders?
Genau genommen sind Viren nicht lebendig. Es handelt sich um mikroskopisch kleine Erreger, die sehr weit verbreitet sind. Was sie auszeichnet und was sie für Menschen gefährlich macht, erklärt das Video.

Nach der Vermehrung kapern sie andere Zellen. Oft zerstören sie ihre Wirtszellen. Dieser Vorgang wird Lyse genannt. Das hat auch etwas Gutes. Zum Beispiel im Ozean, wenn Viren die Zellen von pflanzlichem Plankton zerstören. Damit treiben sie die »biologische Pumpe« an, die Kohlenstoff aus der Atmosphäre zum Meeresboden befördert.

Dass Babys nicht im Ei zur Welt kommen, ist ihnen auch zu verdanken: Ein uraltes Virus spielte eine Rolle bei der Erfindung der Plazenta des Menschen. Das war ein Zufall. Denn vor allem haben Viren ein Ziel: mehr Viren zu bilden. Das macht oft große Probleme.

Etwa acht Prozent des menschlichen Erbguts stammen von Viren ab

Ab dem späten 19. Jahrhundert entdeckten Forscherinnen und Forscher viele Krankheiten, die von unbekannten Erregern übertragen wurden. Sie zerstörten Tabakpflanzen und befielen Nutztiere in Europa und den Vereinigten Staaten. Im Jahr 1902 machte der amerikanische Arzt Walter Reed einen ähnlichen Erreger für die Gelbfieberepidemie verantwortlich. Die Krankheitsauslöser wurden Viren getauft, lateinisch für Gift. Reed und seine Kollegen isolierten die Viren mit speziellen Filtern. Das ging, weil sie viel kleiner waren als Bakterien. Dafür blieben sie unter einem normalen Mikroskop unsichtbar. Das änderte sich mit der Erfindung des Elektronenmikroskops in den 1930er Jahren. Als Erstes machten die Wissenschaftler das Tabakmosaikvirus mit dem neuen Gerät sichtbar.

Mittlerweile weiß man, dass Viren überall vorkommen – auch im menschlichen Körper. Während der gesamten Evolution haben sie Menschen angesteckt und sich in ihnen vermehrt. Deshalb stammen rund acht Prozent des menschlichen Erbguts von Viren ab. Meist sind die Viren im menschlichen Körper nicht aktiv. Einige können aber reaktiviert werden: etwa durch Erkrankungen des Immun- oder Nervensystems, chronische Entzündungen oder Krebs.

Was genau ist ein Virus? Wie lernen Maschinen? Und was passiert in einem Schwarzen Loch? In der Videoserie »Decoded« von »Scientific American« und »Spektrum der Wissenschaft« entschlüsseln wir grundlegende Fragen aus Forschung und Wissenschaft.

See the English-language version at »Scientific American«.

Manchmal verändert sich das Erbgut der Viren. Sie mutieren. Auslöser können UV- oder Röntgenstrahlen sein. Genauso wie chemische Veränderungen der Genbausteine. Oder aber bei der Verdopplung der Gene passieren Fehler. Durch Mutationen konnte das Coronavirus Sars-CoV-2 sehr wahrscheinlich von Fledermäusen auf Menschen übergehen – jener Prozess wird Wirtswechsel genannt. Gerade Coronaviren mutieren auf besondere Art: Sie tauschen RNA-Stücke untereinander aus. Dieser Mechanismus heißt Rekombination. Er macht es ihnen leicht, sich an neue Wirte anzupassen.

Die Coronapandemie hat gezeigt, wie anpassungsfähig Viren sind. Niemand weiß genau, wie viele weitere gefährliche Viren von Tieren auf Menschen überspringen können. Eine Studie aus dem Jahr 2018 gibt Anlass zur Sorge: Bisher sind 111 Virusfamilien bekannt. Darunter dürften sich rund 600 000 bis 800 000 bislang unbekannte Viren finden, die womöglich Menschen infizieren könnten. Unklar ist, wie viele von ihnen tatsächlich eine Gefahr für Menschen sind. Fest steht aber: Wir müssen noch jede Menge über die zahlreichen Viren lernen, die mit uns die Welt teilen.

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