Viren

Die heimlichen Herrscher

In jedem Liter Meerwasser, egal, aus welcher Tiefe man ihn schöpft, befinden sich rund eine Million Bakterien - in Oberflächengewässern sogar zehn bis 100 Millionen. Allgegenwärtig sind auch Viren. Ihre Vielfalt ist unvorstellbar groß. Milliarden verschiedener Virenarten tummeln sich in den Meeren, und sogar im Sediment der Tiefsee haben Forscher Viren entdeckt.

In jedem Liter Meeresboden stecken rund eine Milliarde Bakterien und zehn Milliarden Viren.

Bislang wissen die Forscher immer noch wenig über die Biologie der Viren und deren Einfluss auf das Ökosystem. Der italienische Wissenschaftler Roberto Danovaro von der Polytechnischen Universität in Ancona ist jedenfalls davon überzeugt, dass Viren die heimlichen Herrscher des maritimen Nahrungskreislaufs sind. Sie seien insbesondere maßgeblich dafür verantwortlich, wie viel Biomasse auf den Böden der Meere abgelagert wird. Der darin enthaltene Kohlenstoff stammt letztlich aus der Atmosphäre, wo er in Form des klimarelevanten Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) gebunden war, bevor dieses von Meeresalgen aufgenommen wurde. Das Wirken der Meeresviren müsse deshalb auch in den Modellen der Klimaforscher berücksichtigt werden.

Fähren für fremdes Erbgut

Die biologischen Prozesse, die der Atmosphäre Kohlendioxid entziehen, sind sehr komplex und können nur mithilfe von aufwendigen Simulationen im Computer nachvollzogen werden. Viren können Algen befallen und in deren Erbgut Gene einbauen, die ein schnelleres Wachstum ermöglichen. Wie eine Fähre transportieren sie Erbgut von einem Organismus zum anderen. Die Algen können aber auch von Viren angegriffen und dadurch dezimiert werden. Unter dem Strich kommt es darauf an, wie schnell die Algen absterben und im Meer absinken. Ein schneller Tod durch Viren ist hier im Sinne des Klimaschutzes besser als ein langsames Sterben durch Zersetzung. Denn in diesem Fall gelangen rund 99 Prozent des zwischenzeitlich in den Algen gespeicherten Kohlendioxids wieder in die Atmosphäre. Nach Modellberechnungen der Forscher sind Virusinfektionen bei Algen dafür verantwortlich, dass der Atmosphäre jährlich 300 bis 600 Millionen Tonnen Kohlenstoff entzogen und auf dem Meeresboden abgelagert werden.

Viren sorgen in den Meeren für so etwas wie eine ausgleichende Gerechtigkeit. Erst wenn eine erfolgreiche Population eine kritische Größe überschritten hat, wird sie anfällig für Virusinfektionen, erläutert Professor Rudolf Amann, Direktor der Abteilung für Molekulare Ökologie am Bremer Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie: "Viren killen die Sieger." Damit ermöglichen sie anschließend eine höhere Diversität und Artenvielfalt, weil auch die Schwächeren eine neue Chance erhalten. "Viren sind Treiber der Biodiversität. Ohne sie wäre die Artenvielfalt auf unserem Planeten gewiss nicht so groß", sagt Amann. Sie greifen als "mobile genetische Elemente" überall in der Biosphäre in Prozesse des Lebens ein.

Antreiber der Evolution

Die meisten Biologen sind inzwischen davon überzeugt, dass Viren in ihrer Funktion als Erbguttransporteure maßgeblich die Evolution beeinflusst haben. "Viren sind deshalb Beschleuniger der Evolution", stellt Professor Antje Boetius vom Max-Planck-Institut in Bremen fest. Auch im menschlichen Genom findet sich rund ein Prozent Erbgut viralen Ursprungs.

Was in der Natur mithilfe von Viren mehr oder weniger zufällig abläuft, wollen Mediziner gezielt nutzen, um genetisch bedingte Krankheiten zu heilen. Die Idee ist, defekte, Krankheit verursachende Gene durch gesunde zu ersetzen. Diese DNA-Abschnitte sollen mithilfe geeigneter Viren in den menschlichen Körper eingeschleust und in das Erbgut eingebaut werden. Derartige Gentherapien wurden schon durchgeführt und in einigen Fällen auch mit Erfolg. Aufgrund von Komplikationen und Todesfällen ist die noch in den Kinderschuhen steckende Behandlungsmethode jedoch in Verruf geraten und unter Experten umstritten.

Manche Forscher haben die Hoffnung, dass Gentherapien in nicht allzu ferner Zukunft eine wirksame Waffe im Kampf gegen Krebs sein könnten. Denn Krebs ist letztlich eine Krankheit des Erbguts. Die gezielte Reparatur von Krebszellen mithilfe von Viren ist jedoch Zukunftsmusik. Realität ist hingegen die Nutzung spezieller Viren zur Behandlung bakterieller Erkrankungen. Bakteriophagen, Viren, die Bakterien befallen, lassen sich zum Abtöten der Mikroorganismen einsetzen. Bakteriophage bedeutet so viel wie "Bakterienfresser". Entdeckt wurden diese besonderen Viren im Jahre 1917 von dem kanadischen Mikrobiologen Félix d'Hérelle, als er an Ruhr erkrankte Soldaten untersuchte. Ihm gelang der Nachweis, dass Viren Bakterien absterben ließen.

Mit Viren heilen

Das war die Geburtsstunde der Therapie mit Bakteriophagen, bei der Viren zur Behandlung von bakteriellen Erkrankungen gezielt gezüchtet werden. Die Bakteriophagen-Therapie erlebte zwischen 1920 und 1940 einen Boom und kam damals auch in Deutschland zur Anwendung. Durch die Entdeckung von Penicillin und anderen Antibiotika gerieten jedoch die Bakterienfresser wieder in Vergessenheit. Nur in der Sowjetunion und anderen Staaten des Ostblocks wurde diese Behandlungsmethode weiterverfolgt. Im Eliava-Institut von Tiflis, das 1936 von Félix d'Hérelle mitbegründet wurde, wird bis heute eine intensive Bakteriophagen-Forschung betrieben.

Da insbesondere in Krankenhäusern immer mehr Bakterien auftreten, die gegen viele Antibiotika resistent sind, eröffnen die Bakterienfresser einen alternativen Weg zur Behandlung von Wundinfektionen. In den USA laufen Studien, mit denen geklärt werden soll, ob sich chronische Ohrentzündungen mithilfe von Bakteriophagen bekämpfen lassen. Aber Vorsicht ist geboten. So produzieren Cholerabakterien nur dann ihr gefährliches Gift, wenn sie mit einem Virus infiziert sind. Viren sind als Krankheitserreger unsere Feinde, aber bisweilen eben doch auch Freunde. In jedem Fall werden sie auch weiterhin ständige Begleiter der Menschheit sein.