Viren sind uralte Überlebenskünstler und von uns gefürchtete „Gegner“. Viren und die Evolution gehören jedoch über Milliarden Jahre hinweg zusammen…

von Lena Grabowski

Viren sind uralte Überlebenskünstler und haben nicht zuletzt auch dazu beigetragen, dass wir Menschen uns entwickeln konnten. Wobei wir zu den eher jüngeren Exemplaren (etwa 300.000 Jahre alt) in der Entwicklungsgeschichte des Lebens gehören.

Ohne Viren gäbe es heute vermutlich keine Sexualität. Unser Abwehrsystem wäre geringer leistungsfähig und es würden uns so manche Gene fehlen. Auch schon vor der Corona Pandemie hatten Viren – Virus (lat.) bedeutet Gift oder Schleim – ein unglaublich schlechtes Image. Sie sind uns insbesondere als Auslöser für Krankheiten wie Pocken, Aids, Grippe oder Ebola bekannt, um nur einige zu nennen. Für viele von uns stellen sie somit eine Bedrohung dar.

Wie Viren die Entwicklung des Lebens fördern

Aus biologischer Sicht jedoch sind diese winzigen Geschöpfe weitaus mehr als nur krankheitsauslösende Erreger. Sie sind fast so alt wie das Leben selbst und wahre Überlebenskünstler. Viren und die Evolution gehören zusammen, sie förderten auch die Entwicklung des Menschen. Eine uralte Wechselbeziehung verbindet sie mit uns, dem Homo sapiens, und unseren Vorfahren, die bis heute genetische Spuren in uns hinterlassen hat.

Das menschliche Erbgut enthält laut Wissenschaft mehrere Prozent Viren-DNA. Einige durch Viren eingeschleusten Gene haben derweil lebensnotwendige Funktionen in uns übernommen: sie unterstützen unser Immunsystem in den Immunantworten, leisten wichtige Hilfestellungen während der Schwangerschaft und sind letztlich sogar für unser Gehirn wichtig. Wie genau können diese winzigen Partikel solch hochkreativen Leistungen erbringen? Und allem voran die Frage: wie können sie seit Milliarden von Jahren überleben, obwohl sie so schlicht gebaut und in Wirklichkeit nicht einmal Lebewesen sind?

Viren und die Evolution

Würde man den Erfolg eines Wesens daran bemessen, wie viele Exemplare es von diesem gibt, wären Viren und die Evolution siegreiche Helden. Wissenschaftler vermuten etwa 100 Millionen unterschiedliche Typen, die überall auf der Erde vorkommen, wo es auch Leben gibt. Wären einzelne Viruspartikel in etwa so groß wie ein Sandkorn, dann würde allein ihre Menge die gesamte Erdoberfläche mit einer 15 Kilometer dicken Schicht bedecken. In jedem Kubikzentimeter Meerwasser befinden sich etwa zehn Millionen Viren. Ihre Gesamtzahl in den Ozeanen wird auf 1031 geschätzt. Das ist eine Eins mit 31 Nullen – was eine unvorstellbar große Zahl darstellt. Und es heisst, sie existieren weitaus häufiger als Bakterien.

Die Erreger selbst sind unfassbar winzig, sodass sie nur unter einem Mikroskop zu erkennen sind. Sie messen ein Hundertstel der Größe eines Bakteriums. Der Erreger der Grippe etwa kommt auf 0,12tausendstel Millimeter. Erstaunlich, welch enorme Kraft von diesem winzigen Wesen ausgeht und wie es seit über einem Jahr die gesamte weite Welt in Atem hält!

Der Virus und sein Wirt

Viren haben einen sehr einfachen strukturellen Aufbau. Sie bestehen aus einem Stück Erbsubstanz, das von einer Eiweißhülle umgeben ist. Es gibt unbehüllte Viren, auch nackte Viren genannt, die nur aus ihrem Erbgut bestehen (DNA oder RNA) und einer Schicht aus Proteinen, dem Capsid, welches das Erbgut verpackt. Und es gibt behüllte Viren, die zusätzlich noch eine äußere Hülle besitzen. Diese Hülle kann den unterschiedlichen Viren ein sehr diverses Aussehen verleihen.

Ohne fremde Hilfe können Viren sich nicht vermehren. Da alles im Leben einer evolutionären Gesetzmäßigkeit folgt, benötigen auch sie einen „Partner“, durch den sie sich weiterentwickeln und vermehren können. Sie müssen also einen Wirt zu finden, in dem sie sich vermehren können. Hierfür dringen sie in die Zelle eines anderen Lebewesens ein und manipulieren diese, sie „leihen“ sich sozusagen das Leben eines anderen aus, um die eigene Vermehrung zu garantieren. Viren selbst werden nicht als Lebewesen bezeichnet. Viele Biologen nehmen sie an der Grenze zwischen belebter Materie und unbelebten chemischen Verbindungen wahr.

Es gibt Erreger, die Schleimhautzellen des Menschen oder von Tieren befallen, und beim Niesen oder Husten mit den Speicheltröpfchen weit hinausgeschleudert werden. Auf diese Weise können sie zu einem neuen Wirt gelangen. Zu ihnen gehören die Corona-Viren ebenso wie die Erreger von Grippe, Schnupfen, Pocken, Masern, Röteln oder Herpes… .

Andere Viren wiederum infizieren Darmzellen und werden mit dem Kot ausgeschieden. Manch andere Viren lassen sich von tierischen Helfern – etwa Mücken oder Zecken – zum nächsten Wirt befördern. Und dann gibt es Viren, die über Körperflüssigkeiten wie Blut oder Sperma übertragen werden können, wie beispielsweise das Aids Virus.

Virale Wirkweisen in einer menschlichen Zelle

Ist ein Virus erst einmal in einen Wirt eingedrungen, gelangt es nur mit einer gehörigen Portion Glück in die richtige Zelle. Denn es kann nur ganz bestimmte Zelltypen befallen. Auf seiner Protein-Hülle besitzt der Erreger besondere Zucker-Eiweiß-Moleküle, die wie ein Schlüssel ins Schloss zu Strukturen passen, die sich auf der Oberfläche der Wirtszelle befinden. Gelingt es dem Virus sich an ein solches „Rezeptormolekül“ zu heften, öffnet sich quasi eine Tür in die Zelle.

Im Inneren der Wirtszelle verliert der Erreger seine Eiweißhülle. Übrig bleibt seine nackte Erbsubstanz. Die Wirtszelle wiederum kann die virale Erbsubstanz nicht von ihrer eigenen unterscheiden, und beginnt deren Anweisungen auszuführen. So wird die Zelle umprogrammiert und stellt infolge dessen unendlich viele Kopien der viralen Erbsubstanz und der viralen Hüllproteine her. Die Hüllen und Erbsubstanz wiederum fügen sich zu neuen Viren zusammen.

Auf diese Weise entstehen Tausende von Exemplaren. Die Zelle wiederum kann diesen Prozeß nicht verkraften und stirbt. Sie löst sich auf und entlässt auf diesem Wege etliche Tochterviren in die nahe Umgebung. Die Tochterviren infizieren wiederum neue Zellen, ein sogenannter Schneeballeffekt kommt in Gang und die Infektion nimmt ihren Lauf.

Viren und die Evolution auf der Erde

Einige Biologen nehmen an, dass Viren älter sind als alle anderen Lebewesen. Die Winzlinge seien Überbleibsel aus einer Welt, in der es noch keine Zellen gab, wie wir sie heute kennen. Die Viren könnten sogar die DNA „erfunden“ haben. Jenes Erbmolekül, das heute die Gene, den Bauplan eines Lebewesens, speichert und weitervererbt. Und womöglich haben sie auch dazu beigetragen, dass sich der Zellkern jener komplexer gebauten Zellen (Eukaryoten) entwickelte, aus denen alle heutigen, größeren Lebewesen bestehen. Doch werden diese Hypothesen nicht von allen Wissenschaftlern geteilt.

Was sich jedoch sicher nachweisen lässt, ist, dass die Hälfte in unserem Erbgut aus mehr oder weniger verstümmelten Virengenen besteht. Einige davon sind über 100 Millionen Jahre alt. Diese winzigen Parasiten sind in allen Lebewesen wieder zu finden: In Tieren, Pflanzen, Pilzen, Algen, in Einzellern mit Zellkern, Bakterien und Archaeen (das sind den Bakterien ähnliche Einzeller, die heute einer eigenen Großgruppe von Lebewesen zugeordnet werden). Dies löst in mir eine tiefe Faszination aus, wie vernetzt alles Leben offensichtlich miteinander ist.

Die meisten Molekularbiologen nehmen an, Viren seien sehr früh entstanden, indem sich Teile der zellulären Erbmoleküle von Lebewesen freisetzten und selbständig machten. Sie sind sozusagen außer Kontrolle geratene Schnipsel von Nukleinsäuren, den eigentlichen Trägern von Erbinformationen.

Viren fördern unsere Anpassungsleistungen an die Umwelt

Viren können wie Parasiten ihre Wirte schädigen und sie krank machen. Darum üben sie einen gewissen Selektionsdruck auf andere Organismen aus und maßregeln die Evolution nach folgenden Kriterien: Wer die passende genetische Ausstattung hat, wird besser mit dem Erreger fertig und überlebt. Wahrscheinlich sind Viren genau darum ein Grund, warum es zwei Geschlechter und die Sexualität gibt. Denn gerade die sexuelle Fortpflanzung bewirkt ja, dass sich die Gene zweier Individuen – ein weibliches und ein männliches Exemplar – bei ihren Nachkommen neu vermischen. 


Wenn also eine Frau und ein Mann Kinder bekommen, dann erhalten diese ein genetisches Mischmasch aus beiden Elternteilen. Das wiederum erhöht die genetische Vielfalt und beschleunigt die Anpassung an neue Umwelten – ebenso an Parasiten. 


Viren können durchaus bedrohlich sein. Sie verändern und vermehren sich rasend schnell und stellen unser Immunsystem immer wieder vor neue Herausforderungen. Doch Viren beschleunigen die Evolution nicht nur, indem sie als Krankheitserreger Pflanzen, Tiere oder Menschen unter Druck setzen und zu einer Anpassung an die Umwelt „zwingen“. Sie sind schlichtweg wahre Meister darin, sich für ihre individuelle Vermehrung die Gene einer Wirtszelle untertan zu machen. Auf diese Weise greifen sie fundamental in das Erbgut ein und verändern somit auch die molekulare Tiefenstruktur von Lebewesen.
 Diese Vorgehensweise hat sich seit Milliarden Jahren durchaus als förderlicher Prozess mit positiven Ergebnissen herausgestellt.

Wie kamen fremde Gene in das Erbgut des Menschen?

Im Jahr 2003 haben Molekulargenetiker erstmals die Buchstabenfolge des kompletten menschlichen Genoms entziffert. Sie begannen, die Erbsubstanz genauer zu analysieren und gerieten dabei ins Staunen: Mehr als 8% der Erbsubstanz stammt offensichtlich von Viren ab. Noch verblüffender ist das Ergebnis einer von Forschern aus dem englischen Cambridge im Jahr 2015 veröffentlichten Studie. Demnach waren etwa 145 Gene des Menschen ursprünglich in ganz anderen Organismen beheimatet: in Pflanzen, Bakterien, Archaeen, Protisten (Einzeller mit Zellkern) oder Pilzen.
 Eine Grundmatrix, die sich offensichtlich in allen Lebewesen wiederspiegelt.

Offenbar sind es Viren, die ihr eigenes Erbgut, zuweilen auch genetisches Material fremder Organismen, in ihre Wirte einschleusen. 
Es gibt sogenannte Retroviren, die eine besonders raffinierte Art haben, sich in den Zellen ihrer Wirte festzusetzen. Ihr primäres Ziel ist nicht, eine Zelle zu infizieren, um dann möglichst viele Selbst-Kopien herzustellen. 


Sie manipulieren die Molekularebene einer Zelle auf eine ganz besondere Weise: Sie bringen die Zelle dazu, Kopien der Virus-Erbsubstanz in Form von DNA herzustellen – jener Nukleinsäure, die die Erbinformation im Zellkern aufbewahrt. Dann bauen sie diese in die DNA des Zellkerns ein. Im Gegensatz dazu findet die Replikation anderer Viren außerhalb des Zellkerns statt, im sogenannten Zytoplasma, oder aber im Zellkern, ohne dass das Viren-Erbgut ins Genom des Wirtes integriert wird.


Dieser Trick bringt den Viren einen großen Vorteil. Sie sind nun Bestandteil der Erbsubstanz im Zellkern und gehören zum Genom des Wirtes. Dadurch sind sie bestens getarnt und können nicht vom Immunsystem des Wirtes angegriffen werden. Stattdessen schlummern sie dort unerkannt und leben dort gut geschützt. Teilt sich die Zelle, verdoppelt sie mit der eigenen Erbsubstanz auch die Viren-Erbsubstanz und leitet sie an die Tochterzellen weiter. 


Die positiven Auswirkungen von Viren

Das ist für die Viren-DNA ein äußerst komfortables Dasein. Weil sich das Virus nun nicht mehr selbst vermehren muss, gibt es auch keinen Grund mehr, Virus-Partikel herzustellen. Im Gegenteil: Seinen Wirt zu schwächen, wäre eine schlechte Idee, weil sich die ins Genom integrierte Viren-DNA umso erfolgreicher verbreitet, je gesünder der Wirt ist. Daher wird jene virale Erbinformation, die etwa für die Produktion der Hüllproteine zuständig war, überflüssig und kann – variiert durch Mutationen – neue Aufgaben im Menschen übernehmen. Ein Gen mit neuen Funktionen für den Menschen ist geboren.

Dass so etwas tatsächlich geschehen ist, konnten Forscher nachweisen. So gibt es zwei Gene, die in der menschlichen Plazenta aktiv sind und ursprünglich von Viren stammen. Sie stellen zwei Eiweiße her, die Syncytin-1 und Syncytin-2 heißen. Ursprünglich halfen sie dem Virus-Partikel, seine Hüllmembran mit der Zellmembran der Wirtszelle zu verbinden und so in die Zelle einzudringen. Heute verbinden diese Proteine Zellen in der Plazenta. Diese bilden dadurch eine abschirmende Barriere, die das mütterliche Immunsystem daran hindert, zum Embryo vorzudringen und diesen anzugreifen.

Andere ehemals virale Gene produzieren Eiweiße, die für die Entwicklung des Embryos wichtig sind, das Immunsystem unterstützen oder die Leistung des menschlichen Gehirns verbessern. Es gibt auch ausrangierte Viren-Gene, die nun in die Aktivität anderer menschlicher Gene eingreifen und sie regulieren. Ein solches virales Element hilft beispielsweise bei der Herstellung eines Bestandteiles des menschlichen Blutfarbstoffs Hämoglobin. Eine Laune der Natur hat für einen evolutionären Prozess gesorgt, für den wir heute sehr dankbar sein können.

Mutationen, Epidemien und Pandemien

Wie bereits eingangs erwähnt, waren und sind Viren für die Evolution des Lebens, wie wir sie heute kennen, mit verantwortlich und somit ein wichtiger Bestandteil unseres Planeten. Hören wir etwas über Viren, assoziieren wir zunächst Negatives damit wie Krankheit oder den Tod. Und auch das ist eine Realität, die wir anerkennen dürfen: Viren können Epidemien und Pandemien verursachen. Sie haben im Verlauf der Menschheitsgeschichte bereits Millionen von Menschen das Leben gekostet. Mit Krieg und Hungersnöten zählen sie zu den am meisten gefürchteten Herausforderungen.

Bekannte Beispiele für Epidemien und Pandemien sind: die spanische Grippe, das Ebola-Fieber, die Vogelgrippe, HI-V, die Schweinegrippe, SARS-CoV und aktuell SARS-CoV-2.  Sie verbreiten sich über die Luft mittels Tröpfcheninfektion oder über kontaminierte Oberflächen durch Schmierinfektion.

Das primäre Ziel von Viren ist jedoch gar nicht, ihre Wirte zu töten. Denn so würden sie die Grundlage für ihre eigene Vermehrung zerstören. Viren, die Zeit hatten sich anzupassen, fügen ihren Wirten darum auch nur einen geringen Schaden zu. Da sich Viren allerdings durch Mutationen sehr schnell verändern, können sie sich rasch zu einer gefährlicheren Version verwandeln. Ob und wie stark wir an einem Virus (oder einem Bakterium) erkranken, hängt letztlich auch von unserem aktuellen köperlichen, immunologischen Zustand ab.

Das Leben ist weise – und es ist wie es ist

Eine Wissenschaftlerin sagte mir einmal, dass sie Viren als einen Ausdruck von Bewusstsein innerhalb dieser gigantischen Evolutionsgeschichte betrachtet. Viren gehören dazu, wie alles andere im Leben auch. Ebenso betrachtet sie auch unseren menschlichen Körper als einen Ausdruck von Bewusstsein, eine höchst lebendige Intelligenz. Diesen heiligen Tempel ein Leben lang zu pflegen, gehört vielleicht zu einer unserer wichtigsten Aufgaben. Mithilfe von gesunder Ernährung, ausreichender Bewegung, Verminderung von Stress und sämtlichen, dem Immunsystem und Wohlbefinden dienlichen Aktivitäten, um nur einige Möglichkeiten zu nennen.

Begegnet ein Virus einem gesunden Körperbewusstsein, kann aus dieser Interaktion im besten Falle eine Immunreaktion hervorgehen, die zu einer weiteren Stärkung führt. Vielleicht ist das Abwehrsystem bereits stark genug, und der Virus kann seine gewohnte Vorgehensweise in diesem Körper nicht durchsetzen. Und wenn doch: wer weiß schon, ob nicht genau dieser Virus eine wichtige Information enthält, die zu neuen organismischen Fähigkeiten führt.  Denn dass es uns Menschen überhaupt gibt, haben wir einer gigantischen evolutionären Geschichte zu verdanken.

 

Über den Autor

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Lena Grabowski ist als Dozentin und Referentin für humanistische und integrale Psychotherapieverfahren tätig und bildet soziale, psychologische und medizinische Berufsgruppen darin aus. Sie bietet Traumatherapie und traumasensibles Coaching für Werte- und Zielfindung in einer Berliner Gemeinschaftspraxis an. Sie veröffentlicht regelmäßig Artikel und Kurzgeschichten.

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