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Sars-CoV-2: Tiere könnten dem Virus als Rückzugsort dienen

Wissenschaftler untersuchen Haus- und Wildtiere, um herauszufinden, wo sich Sars-CoV-2 versteckt. Denn von dort aus könnte es sich rasch wieder ausbreiten.
Nerz in freier WildbahnLaden...

Eine solche Nachricht hatte Sophie Gryseels seit Monaten befürchtet. Fast ein Jahr nach Beginn der Pandemie wurde ein augenscheinlich gesunder Wildnerz in Utah positiv auf Sars-CoV-2 getestet. Kein frei laufendes Tier hatte sich zuvor mit dem Virus angesteckt, während Forscher penibel darauf geachtet hatten. »Es ist passiert«, schrieb Gryseels, Evolutionsbiologin an der Universität im belgischen Antwerpen, in einer E-Mail an ihre Kollegen.

Seit sich das Coronavirus weltweit verbreitet, befürchten Wissenschaftler, es könnte vom Menschen auf Wildtiere überspringen. Wäre das der Fall, könnte es in verschiedenen Spezies überdauern, möglicherweise mutieren und erneut Menschen befallen, nachdem die Pandemie bereits abgeklungen ist.

Damit würde sich der Kreis in der Geschichte von Sars-CoV-2 schließen. Denn das Virus kam wohl vom wilden Tier zum Menschen: Vieles deutet darauf hin, dass der Erreger ursprünglich von Hufeisennasenfledermäusen (Rhinolophus spp.) stammt. Danach ist er möglicherweise auf andere Tiere übergesprungen, bevor er Menschen infiziert hat. Im gegenwärtigen Stadium der Pandemie, mit hunderttausenden bestätigten Covid-19-Infektionen pro Tag, sorgen vor allem Menschen für die Übertragung von Sars-CoV-2. Aber in einigen Jahren, wenn die Verbreitung innerhalb der Gesellschaft zum Stillstand gekommen ist, könnten wild lebende Tiere zu einem hartnäckigen Reservoir für Sars-CoV-2 werden und immer wieder neue Ausbrüche auslösen.

Wildtiere sind nicht die einzigen Lebewesen, die Forscher im Visier haben. Studien haben gezeigt, dass Sars-CoV-2 auch domestizierte und in Gefangenschaft lebende Tiere infizieren kann, angefangen bei Katzen und Hunden über Pumas, Gorillas und Schneeleoparden bis hin zu gezüchteten Nerzen. Ausbrüche in Nerzfarmen haben außerdem gezeigt, dass infizierte Tiere das Virus an Menschen weitergeben können.

Obwohl diese Fälle Besorgnis erregt haben, sind Forscher über Infektionen bei Haus- und Nutztieren tendenziell weniger beunruhigt, weil sich solche Ausbrüche durch Quarantäne, Impfung und Keulung in Schach halten lassen. Verbreitet sich das Virus hingegen in Wildtieren, ist es viel schwieriger zu kontrollieren. »Dann besteht keine Chance auf Ausrottung«, sagt Gryseels.

Das Virus könnte sich theoretisch verändern, während es unter Tieren zirkuliert, sagt Arinjay Banerjee, der an der McMaster University im kanadischen Hamilton zu Coronaviren forscht. Es könnte sich auch so verändern, dass Impfstoffe gegen das Virus nicht mehr so gut wirken wie zuvor oder der Erreger für Menschen tödlicher und infektiöser wird. »Ich will keine Panik verbreiten, aber bei diesem Virus scheint alles zu passieren, was wir nicht sehen wollen«, sagt Banerjee.

Bei diesem Virus scheint alles zu passieren, was wir nicht sehen wollen.(Arinjay Banerjee, McMaster University, Hamilton, Kanada)

Im vergangenen Jahr haben Wissenschaftler herauszufinden versucht, wie ernsthaft und schwer wiegend die Risiken sind. Weltweit werden Anstrengungen unternommen, Wildtiere zu überwachen und Übertragungen so schnell wie möglich zu erkennen. Forscherteams testen Haus- und Zootiere sowie Exemplare aus Tierheimen, Tierkliniken, Wildtierfarmen und ihrer Umgebung. Wenn positive Fälle entdeckt werden, benachrichtigen die Länder sofort die Weltorganisation für Tiergesundheit (OIE), die ihren Sitz in Paris hat. Wissenschaftler haben Computermodelle entwickelt, Zellen und lebendige Tiere untersucht, um die Arten zu identifizieren, die für eine Infektion mit dem Coronavirus zugänglich sind.

In nur einem Jahr hätten Wissenschaftler so viele Daten zur Anfälligkeit verschiedener Spezies für Sars-CoV-2 gesammelt wie in den gesamten letzten 50 Jahren für Grippeviren, sagt Martin Beer, Virologe am Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit in Greifswald.

Infektionen bei Tieren sind selten, und einige Forscher fühlen sich durch die bisher gesammelten Daten beruhigt. Andere bleiben vorsichtiger. Es ist bekannt, dass Sars-CoV-2 verschiedenste Tierarten befallen kann. Diese Tatsache, kombiniert mit der großen Anzahl bereits infizierter Menschen, spreche dafür, dass das Virus schon Millionen von Gelegenheiten hatte, von Menschen auf Tiere überzuspringen, sagt Gryseels.

Solche Ereignisse könnten oft unentdeckt bleiben: Es ist kompliziert, Studien mit Wildtieren durchzuführen, und für große Teile der Forschungsgemeinschaft haben Tierseuchen keine Priorität. Der wilde Nerz, der in Utah positiv auf das Coronavirus getestet wurde, könnte nur die Spitze des Eisbergs sein, sagt Sarah Hamer, Epidemiologin und Tierärztin an der Texas A&M University. »Je mehr wir suchen, desto mehr könnten wir finden.«

Die Hauptverdächtigen: Schweine und Fledermäuse

Zu Beginn der Pandemie standen Schweine ganz oben auf der Beobachtungsliste. Sie können bekanntlich Viren – zum Beispiel Influenzaviren – beherbergen und leben in großer Zahl und unmittelbarer Nähe zum Menschen. In China, wo die Pandemie ihren Anfang nahm, werden etwa 300 Millionen Schweine gehalten. »Wir haben immer Angst, wenn Schweine im Spiel sind«, sagt Beer.

Wir haben immer Angst, wenn Schweine im Spiel sind.(Martin Beer, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit)

In Schweinen lassen sich auch Coronaviren finden. Im Jahr 2018 beschrieben Forschende ein neuartiges Coronavirus aus Fledermäusen, das etwa 25 000 Schweine in Südchina getötet hatte. Und im Februar 2020 fanden Virologen heraus, dass Sars-CoV-2 über das ACE2-Protein in Schweinezellen eindringen kann – über denselben Mechanismus, den es nutzt, um menschliche Zellen zu befallen.

Als Forscher jedoch versuchten, Schweine und Ferkel absichtlich mit Sars-CoV-2 zu infizieren, stellten sie fest, dass es sich in ihnen nicht gut vervielfältigen konnte. Solche Studien legen nahe, dass Schweine weitgehend resistent gegen eine Infektion mit dem Virus sind. »Gott sei Dank, in Anbetracht unserer weltweiten Schweineproduktion wäre das ein riesiges Problem«, sagt Peter Daszak, Präsident der gemeinnützigen Forschungsorganisation Ecohealth Alliance in New York City.

Nun, da Schweine nicht mehr ganz oben auf der Prioritätenliste standen, rückten die Fledermäuse nach. Sie sind die mutmaßliche Quelle von Sars-CoV-2, und Forscher befürchteten, dass sich das Virus in neue Fledermauspopulationen ausbreiten könnte. Im April riet der US-amerikanische Fish and Wildlife Service Wissenschaftlern, alle Forschungsprojekte zu unterbrechen, bei denen Fledermäuse gefangen und direkt berührt werden.

Ähnlich wie bei Schweinen haben die Studien an Fledermäusen jedoch im Allgemeinen eher beruhigende Ergebnisse gebracht. Eine Studie, die die ACE2-Rezeptoren von 46 verschiedenen Fledermausarten untersucht hatte, kam zum Schluss, dass sie in der Mehrzahl schlechte Wirte sind. Kontrollierte Infektionsexperimente haben jedoch gezeigt, dass einige Arten, zum Beispiel Flughunde (Rousettus aegyptiacus), sich sehr wohl infizieren und die Infektion auf andere Fledermäuse übertragen können. Weil sie mehr als 1400 Spezies zählen, seien Fledermäuse »mehr Blackbox« als andere Tiere, sagt Gryseels.

Nilflughunde in einer HöhleLaden...
Nilflughunde in einer Höhle | Flughunde wie hier die Nilflughunde (Rousettus aegyptiacus) können sich durchaus mit Sars-CoV-2 infizieren.

Da Fledermäuse und Menschen selten in engem Kontakt stehen, sei es höchst unwahrscheinlich, dass Menschen das Virus auf Kolonien übertragen, die dem Virus zuvor nicht ausgesetzt waren, sagt Kaitlin Sawatzki. Sie ist Virologin an der Tufts University in Boston, Massachusetts.

Sie und ihre Kollegen haben 321 Fledermäuse aus dem Nordosten der USA getestet und bisher keine Sars-CoV-2-RNA nachgewiesen. Wenn die Pandemie nachlässt, könne das Risiko dafür steigen, sagen Wissenschaftler. Denn dann nehmen Reisen und Tourismus wieder zu, Forschungs- und Naturschutzprojekte werden wieder aufgenommen.

Können wir unsere Haustiere anstecken?

Als die Pandemie ausbrach, begannen Forscherteams, ihre Aufmerksamkeit auf Tiere zu richten, die mit dem Menschen eng verwandt sind, in engem Kontakt zu ihm stehen oder die von früheren Virusausbrüchen als Wirte bekannt sind. Laborexperimente haben eine Reihe potenzieller Wirte ausgeschlossen, zum Beispiel Wühlmäuse (Myodes glareolus) und Waschbären sowie wichtige Nutztiere wie Kühe, Enten und Hühner. Sie scheinen allesamt resistent gegen das Virus zu sein.

Allerdings haben die Experimente viele Tiere entdeckt, die das Virus beherbergen und es weitergeben können. In diese Kategorie fallen Frettchen und Katzen, Marderhunde (Nyctereutes procyonoides), Weißwedelhirsche (Odocoileus virginianus) und mehrere Primatenarten. Infizierte Tiere, die in Gesellschaft leben – entweder in einer Herde oder mit Menschen –, stellen dabei ein größeres Risiko dar als Einzelgänger, sagt Sawatzki.

Doch selbst wenn Tiere in sehr engem Kontakt mit Menschen leben, kann die Barriere für eine natürliche Infektion hoch sein. In einem eindrucksvollen Beispiel testete Sawatzki 29 Frettchen, deren Besitzer sich mit Covid-19 infiziert hatten. Diese erholten sich zu Hause, waren müde und fiebrig und versorgten weiterhin ihre Frettchen. Obwohl sie sogar im Bett mit ihnen kuschelten, wurde keines der Haustiere positiv auf Virus-RNA oder Antikörper gegen die Infektion getestet. »Das hat mich total überrascht«, sagt Sawatzki.

Eine zunehmende Zahl an Studien, die außerhalb von Laboren durchgeführt wurden, nähert sich dem wahren Risiko, das von Tieren ausgeht. Als immer mehr Berichte über Haustiere auftauchten, die sich bei ihren kranken Besitzern mit Covid-19 angesteckt hatten, begannen sich Forscher vermehrt für Katzen zu interessieren. Denn sie bewegen sich oft zwischen mehreren Haushalten und tummeln sich gerne im Freien. Ob sie tatsächlich eine Rolle bei der Übertragung von Covid-19 spielen, ist jedoch umstritten.

Unter Laborbedingungen lassen sich Katzen leicht infizieren und können andere Katzen anstecken. Außerdem werden sie nicht schwer krank, das macht es schwer, eine Infektion zu erkennen.

Andererseits kommen sie recht schnell über die Infektion hinweg, was bedeute, dass sie wahrscheinlich nicht lange infektiös sind, sagt Angela Bosco-Lauth, die an der Colorado State University in Fort Collins zu Infektionskrankheiten forscht und die Auswirkungen einer Sars-CoV-2-Infektion bei Katzen untersucht hat. »Ich glaube nicht, dass Katzen ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen, auch nicht auf lange Sicht«, sagt sie.

Mehrere Untersuchungen haben bei Katzen niedrige Infektionsraten festgestellt, und es wurde von keiner Katze berichtet, die die Infektion in einer natürlichen Umgebung an Menschen weitergetragen hat. Von 920 Blutproben, die zwischen April und September 2020, also während der ersten Welle der Pandemie, zufällig ausgewählten Katzen in Deutschland entnommen wurden, fanden Beer und seine Kollegen nur in sechs davon Antikörper gegen Sars-CoV-2. Das entspricht in etwa einem Anteil von 0,7 Prozent und spiegelt die geringen Infektionsraten bei Menschen zu dieser Zeit wider. Eine Studie in einer Region Norditaliens, die von der Pandemie stark betroffen war, ergab, dass in einer Kohorte von 191 Hauskatzen etwa sechs Prozent Sars-CoV-2-Antikörper aufwiesen.

»Es gibt keinen Grund, das an die große Glocke zu hängen oder Angst vor Katzen zu haben. Aber man kann sie als potenzielle, sporadische Infektionsquelle für den Menschen nicht ausschließen«, sagt Jan Felix Drexler, Virologe an der Berliner Charité.

Skandal um Nerze

Keine Labor- oder Feldstudie hätte die Wissenschaft auf das vorbereiten können, was auf den Nerzfarmen passiert ist, sagt Linfa Wang von der Duke-National University in Singapur. »Das Virus hat uns damit eine Lektion erteilt. Es sagte: ›Ihr könnt mich nicht aufhalten‹.«

Das Virus hat uns damit eine Lektion erteilt. Es sagte: ›Ihr könnt mich nicht aufhalten‹.(Linfa Wang, Duke-National University, Singapur)

Eine ungewöhnliche Häufung von Todesfällen bei Nerzen auf zwei niederländischen Farmen in Verbindung mit einem leistungsfähigen Überwachungssystem machte die Forscher auf die erste Ausbrüche im April aufmerksam. Bis Ende 2020 hatte Sars-CoV-2 70 niederländische Farmen erreicht sowie Farmen in etwa einem Dutzend anderer Länder, darunter Dänemark, Griechenland, Kanada und die USA.

Sawatzki beschreibt die Situation auf den Farmen als »den perfekten Sturm«. Die infektionsanfälligen Tiere sind zusammengepfercht und haben regelmäßig direkten Kontakt mit infizierten Bauern. Auf einer dänischen Farm hatten etwa 97 Prozent der getesteten Nerze Antikörper gegen Sars-CoV-2. Acht Tage vorher seien es erst 6 Prozent gewesen, sagt Anette Boklund, Epidemiologin an der Universität von Kopenhagen.

Während sich das Virus in infizierten Tieren vermehrt, kann es sich leicht verändern. Das hinterlässt Spuren in seinem Genom, die auf vorherige Wirte schließen lassen. Durch die Sequenzierung der Virusgenome und indem sie versuchten, die Interaktionen zwischen infizierten Menschen und Tieren nachzuvollziehen, bestätigten Forscher in den Niederlanden Mitte 2020, dass sich zwei Landarbeiter bei Nerzen mit Covid-19 von diesen Tieren angesteckt hatte. Das war der erste Beweis, dass Tiere das Virus an Menschen weitergeben können. Bisher bestehe bei mindestens 60 Menschen der Verdacht, sich das Virus bei Nerzen eingefangen zu haben, sagt Wim van der Poel, Virologe an der Wageningen University & Research in Lelystad in den Niederlanden.

Manche Forscher befürchten, dass sich im Laufe der Zeit winzige Mutationen im Genom von Hunderten oder Tausenden, wenn nicht gar Millionen von Nerzen zu Veränderungen aufsummieren könnten, die das Virus für Menschen ansteckender oder tödlicher machen. Möglicherweise ist es dann in der Lage, Medikamenten oder Impfstoffen zu trotzen. Im November 2020 isolierten Forscher in Dänemark mehrere Virusvarianten aus Nerzen. Einer davon konnten die Antikörper von Menschen, die Covid-19 bereits durchgemacht hatten, nichts anhaben. Diese Variante wurde allerdings nur bei insgesamt zwölf Menschen nachgewiesen und seit Mitte September nicht mehr, was darauf hindeutet, dass keine dieser Personen sie weitergegeben hat.

Der Nerzfarmer Thorbjoern Jepsen hält eines seiner Tiere, kurz bevor die Polizei im Oktober den Zugang zu seiner Farm auf Droevten in Gjoel erzwang.Laden...
Nerzfarm in Dänemark | Der Nerzfarmer Thorbjoern Jepsen hält eines seiner Tiere, kurz bevor die Polizei im Oktober den Zugang zu seiner Farm auf Droevten in Gjoel erzwang.

Einige Wochen später, am 1. Oktober 2020, fingen Forscher des amerikanischen Landwirtschaftsministeriums den wilden, corona-positiven Nerz aus Utah ein.

Marion Koopmans studiert Virologie am Erasmus University Medical Centre im niederländischen Rotterdam. Sie sagt, es habe sie nicht überrascht, dass sich ein wilder Nerz mit dem Virus angesteckt hat. Einstreu und Staub der betroffenen Farmen waren nachweislich stark kontaminiert gewesen. Manchmal entkommen Nerze von Farmen und lassen sich in der Wildnis nieder. Mehr als ein Dutzend Nerze wurden in den USA und den Niederlanden schon positiv auf Sars-CoV-2-RNA oder -Antikörper getestet. Die Tiere wurden zwar in der Wildnis gefangen, wahrscheinlich handelte es sich aber allesamt um Ausbrecher von Farmen mit aktiven Ausbrüchen.

Einige Länder haben weit reichende Maßnahmen ergriffen, um die Ausbreitung des Virus in Nerzen zu verhindern. Dänemark, der weltweit größte Produzent von Nerzfellen, und die Niederlande haben ihre gesamten Nerzpopulationen gekeult. Dabei handelte es sich um insgesamt fast 20 Millionen Tiere. Andere Länder überlegen, ihre Nerze zu impfen. Die Pandemie beschleunige das Ende der Nerzzucht, sagt Drexler.

Die Geschichte mit den Nerzen und Covid-19 hat die frühen Befürchtungen der Forscher bestätigt. Das Virus kann auf schwer vorhersehbare und kaum kontrollierbare Weise Zuflucht in Tieren finden und dann wieder auf den Menschen überspringen. Ob sich Sars-CoV-2 effizient unter Wildtierpopulationen verbreiten kann, sei aber noch unbekannt, sagt Koopmans, die wilde Nerze in den Niederlanden überwacht. »Nerze sind von sich aus eher Einzelgänger. Das könnte von Vorteil für uns sein«, sagt sie.

Wissenschaftler fragen sich auch, was in China mit Nerzen und anderen Tieren geschieht, die für Pelze gezüchtet werden, wie beispielsweise dem Marderhund. Manche Forscher sind der Ansicht, das fuchsähnliche Tier könne ein Zwischenwirt für das erste Sars-Virus gewesen sein. Insgesamt wurde aus China bisher nur sehr wenig zu Sars-CoV-2 und Tieren veröffentlicht, obwohl ein Team der Weltgesundheitsorganisation (WHO) dort die Ursprünge des Coronavirus untersucht. Bei einer Pressekonferenz am 9. Februar 2021 hieß es, die Ergebnisse von Tests an wilden und gezüchteten Tieren in ganz China hätten keinen Hinweis darauf ergeben, dass das Virus in diesen Tieren zirkuliert.

Virusforscher sind weltweit in Alarmstellung

Die Bestrebungen zur Überwachung von Infektionen bei Tieren werden weltweit einheitlicher. Sowohl die OIE, die WHO als auch die US-Zentren für Seuchenkontrolle und -prävention haben jeweils einen Leitfaden dazu herausgegeben. Keiner davon empfiehlt großflächige Tests, die WHO spricht sich aber dafür aus, Tiere in der Umgebung infizierter Pelzfarmen zu testen. Die OIE trifft sich monatlich mit Forschern vor Ort, um die neuesten Ergebnisse zu Tieren in der Pandemie zu diskutieren.

Bei diesen Treffen wird mittlerweile ebenfalls über die neuen Varianten diskutiert, die bei Menschen zirkulieren. Jede Veränderung des Virus könne auch beeinflussen, wie es sich auf Tiere auswirkt, sagt Gryseels.

Forscherteams haben noch nicht untersucht, wie gut die Varianten, die zuerst in Großbritannien, Südafrika und Brasilien entdeckt wurden und sich schneller verbreiten, Tiere infizieren können. Alle neuen Varianten enthalten jedoch eine Mutation, die das Virus für Labormäuse (Mus musculus) infektiös machen kann. Gegen das »normale« Virus sind die Tiere resistent. Die weltweite Verbreitung der neuen Varianten erhöhe die Möglichkeit, dass sich Hausmäuse, vielleicht auch Ratten bei Menschen, etwa über kontaminierte Umgebungen wie Abwasserkanäle anstecken, sagt Gryseels.

Manche Forscher sequenzieren Viren, die aus infizierten Tieren isoliert wurden, und überwachen sie auf wichtige Mutationen. »Wir befinden uns weltweit in einer riskanten Lage«, sagt Daszak. »Neben den Nerzen wird es noch andere Überraschungen geben.«

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