Viren auf Weltreise

Wie verbreiten sich Mikroben? Milliarden von ihnen nehmen den Luftweg, wie Forscher entdeckt haben.

Mikroben wirbeln auf Mikropartikeln um die Welt: Jeden Tag gehen 7 Milliarden Viren auf die Erde nieder – pro Quadratmeter. Bild: iStock

Mikroben wirbeln auf Mikropartikeln um die Welt: Jeden Tag gehen 7 Milliarden Viren auf die Erde nieder – pro Quadratmeter. Bild: iStock

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Es ist viel los am Himmel. Nicht nur Vögel, Insekten, Pflanzenpollen und Flugzeuge sind dort unterwegs, sondern auch winzige Partikel, die aus einer Wüste oder dem Meer stammen und vom Wind hochgewirbelt wurden. Diese mikroskopisch kleinen Teilchen können weit reisen – und oft haben sie ein spezielles Gepäck dabei, das sogar noch kleiner ist als das Transportmittel: Mikroben, die sich auf diese Weise über Kontinente und Ozeane hinwegtragen lassen.

Vor allem Viren nutzen diese Art des Weltenbummelns. Doch allzu genau haben sie sich bisher von der Wissenschaft nicht in ihre Reisepläne gucken lassen – wie Forscher überhaupt noch vor vielen Rätseln stehen, was die sogenannte Ökologie der Viren betrifft. Dabei steht nicht das krankmachende Potenzial der Mi­kroben im Mittelpunkt oder das exakte Verständnis eines Infektionsmechanismus. Vielmehr geht es um das grosse Ganze: Wie prägen Viren das Leben auf der Erde? Und wie zahlreich sind sie auf dem Planeten vertreten? «In ihrer Gesamtheit stellen Viren die grösste Unbekannte unseres Lebensraums dar», schrieb der deutsche Virologe Hans-Georg Kräusslich vor einigen Jahren.

Sammelbecken für Viren

Zu den lange Zeit unbeantworteten Fragen gehörte auch, wie viele von jenen Viren, die hoch über unseren Köpfen durch die Luft schweben, wieder aufs Land oder ins Wasser sinken. Ein Team um Isabel Reche und Gaetano D’Orta von der spanischen Universität Granada hat kürzlich die Antwort darauf im Fachmagazin der International Society for Microbial Ecology veröffentlicht. Demnach gehen jeden Tag bis zu 7 Milliarden Viren auf die Erde nieder – pro Quadratmeter.

Bilder: Die gefährlichsten Viren der Welt

Die Forscher stellten «Virensammelbecken» in der gebirgigen Sierra Nevada auf. Diese Kollektoren konnten unterscheiden, ob sie Staubteilchen einfingen oder Partikel, die aus dem Meer stammten. Mithilfe chemischer und physikalischer Methoden sowie Hochrechnungen liess sich die Zahl der an die Teilchen gebundenen Viren bestimmen, die pro Tag und Quadratmeter eingefangen wurden. Dabei zeigte sich auch, dass die meisten Viren im Gepäck winziger Sedimente aus dem Meer reisen, ein kleinerer Teil an trockene Staubteilchen gebunden ist und eine zahlenmässig so gut wie zu vernachlässigende Fraktion frei herumschwebt. Viren sind nicht die einzigen Mikroben, die diesen Transportweg nutzen. Bakterien reisen auf die gleiche Weise, jedoch in geringerem Ausmass und weniger weit. Von ihnen gingen bis zu 80 Millionen pro Quadratmeter und Tag nieder, schreiben die Autoren.

Wer bei Viren und Bakterien vor allem an Krankheit und Gefahr denkt, der könnte sich bei diesen Zahlen leicht gruseln. Hat man überhaupt eine Chance, gesund zu bleiben, wenn jeden Tag Milliarden Mikroben zu Boden fallen? So nachvollziehbar dieser Gedanke ist, so sehr verkennt er die enorme Diversität der Keime.

Gut 8 Prozent des menschlichen Erbguts sind viralen Ursprungs.

Viren bilden unter den Mikroben die grösste Gruppe. Sie schleusen sich in alles ein, was lebt: in Tiere und Pflanzen, aber auch als sogenannte Phagen in Bakterien. Und ein Virus namens Sputnik infiziert sogar ein anderes Virus, das aussergewöhnlich grosse Mimivirus. Ausser ihrer Omnipräsenz ist ihre Unselbstständigkeit typisch für virale Mikroben. Allein können sie sich nicht fortpflanzen, nur mithilfe ihres Wirts. Daher ist sogar strittig, ob ein Virus überhaupt «lebt», denn einer gängigen Definition zufolge bräuchte es dafür die Fähigkeit zur eigenständigen Replikation.

Einfluss auf alles Lebende

Doch gerade weil sie fremde Hilfe brauchen, um sich zu vermehren, haben Viren weitreichende Konsequenzen, denn sie schleusen Teile ihres eigenen Erbguts in das ihres Wirts ein. Auch in der Entwicklung vom Homo sapiens ist das passiert, was sich noch heute an unserem Erbgut ablesen lässt. Gut 8 Prozent des menschlichen Genoms sind viralen Ursprungs. Doch was daraus folgt und welche Bedeutung Viren für den Menschen haben – abgesehen von ihrem pathogenen Potenzial –, ist in weiten Teilen noch nicht geklärt. Ausschliesslich negativ scheint der Einfluss jedoch nicht zu sein. Darauf deutet etwa eine Studie der New York University hin, wonach manche Viren helfen könnten, die Darmflora im Gleichgewicht und Krankheitserreger dort in Schach zu halten.

«Viren beeinflussen die Funktion und Evolution alles Lebenden. Aber in welchem Ausmass, bleibt ein Rätsel.»Matthew Sullivan et al.

Solche Erkenntnisschnipsel über die sogenannte Virosphäre ändern nichts an der Auffassung vieler Forscher, dass die Ökologie der Viren mehr Aufmerksamkeit verdiene. 2017 riefen die amerikanischen Wissenschaftler Matthew Sullivan, Joshua Weitz und Steven Wilhelm dazu auf und schrieben: «Viren beeinflussen die Funktion und Evolution alles Lebenden. Aber in welchem Ausmass, bleibt ein Rätsel.»

Das mag auch daran liegen, dass es schwieriger ist, in die Welt der Viren vorzudringen als in die der Bakterien. Erstere sind kleiner und damit weniger gut zu entdecken, im Labor lassen sie sich oft nicht kultivieren, und sie können sich genetisch sehr schnell verändern.

Phagen in Strassenpfützen

Am besten untersucht ist das «Virom» (die Gesamtheit aller Viren-Gene) in den Ozeanen. Dort kommen sie vor allem als Phagen vor, die Bakterien infizieren. Jeder Milliliter Meerwasser enthält Millionen Viren, und jede Sekunde erfolgten 10 hoch 23 virale Infektionen in den Ozeanen, schrieb Curtis Suttle von der University of British Columbia in Vancouver vor einigen Jahren im Fachmagazin «Nature Reviews Microbiology». Suttle hat auch jene Studie geleitet, in der die Rate der herabkommenden Viren pro Tag ermittelt wurde.

Allerdings muss, wer Neues in der Welt der Viren entdecken will, nicht unbedingt in der Tiefsee tauchen, und er braucht nicht einmal fertig ausgebildeter Wissenschaftler zu sein. Das beweisen die «Phage Hunter»-Projekte an amerikanischen Universitäten. Dabei suchen Studenten in Strassenpfützen nach bislang unbekannten Phagen. Die Ergebnisse eines dieser Projekte erschienen im Fachmagazin «PLOS One». Die Studie listet 18 bis dahin unbekannte Viren auf, die das verbreitete und harmlose Bakterium Mycobacterium smegmatis infizieren. Wie die neu entdeckten Mikroben heissen sollten, darüber durften die Studenten der Washington University in St. Louis entscheiden. Und so gibt es in der Welt der Viren nun auch einen Fruit­loop, einen Predator, eine Angelica und einen Uncle Howie.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 04.07.2018, 10:46 Uhr

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