Viren

Manchmal kann ein Virus eine Krankheit verursachen, die so tödlich ist, dass sie tödlich endet. Andere Virusinfektionen lösen keine merkliche Reaktion aus.

Ein Virus kann auch eine Wirkung auf einen Organismentyp haben, auf einen anderen jedoch eine andere. Dies erklärt, wie ein Virus, das eine Katze befällt, einen Hund nicht befallen kann.

Viren variieren in ihrer Komplexität. Sie bestehen aus genetischem Material, RNA oder DNA, umgeben von einer Hülle aus Protein, Lipid (Fett) oder Glykoprotein. Da sich Viren ohne Wirt nicht vermehren können, werden sie als parasitär eingestuft.

Sie gelten als die am häufigsten vorkommende biologische Einheit auf dem Planeten.

Was sind Viren?

Fast jedes Ökosystem der Erde enthält Viren.

Bevor sie in eine Zelle eindringen, existieren Viren in einer Form, die als Virionen bezeichnet wird.

In dieser Phase sind sie etwa ein Hundertstel so gross wie ein Bakterium und bestehen aus zwei oder drei verschiedenen Teilen:

  • genetischem Material, entweder DNA oder RNA
  • eine Proteinhülle oder ein Kapsid, das die genetische Information schützt
  • eine Lipidhülle ist manchmal um die Proteinhülle herum vorhanden, wenn sich das Virus außerhalb der Zelle befindet

Viren enthalten kein Ribosom, so dass sie keine Proteine herstellen können. Das macht sie völlig abhängig von ihrem Wirt. Sie sind die einzige Art von Mikroorganismen, die sich ohne eine Wirtszelle nicht vermehren können.

Nach dem Kontakt mit einer Wirtszelle fügt ein Virus genetisches Material in den Wirt ein und übernimmt dessen Funktionen.

Nachdem es die Zelle infiziert hat, vermehrt sich das Virus weiter, aber es produziert mehr Virusprotein und genetisches Material anstelle der üblichen Zellprodukte.

Dieser Prozess ist es, der den Viren die Klassifizierung als Parasit einbringt.

Viren haben unterschiedliche Formen und Grössen, und sie können anhand ihrer Form kategorisiert werden.

Diese können sein:

  • Helikal: Das Tabakmosaikvirus hat die Form einer Helix.
    Ikosaedrische, nahezu sphärische Viren: Die meisten Tierviren sind so.
  • Hüllenförmig: Einige Viren bedecken sich mit einem modifizierten Abschnitt der Zellmembran, wodurch eine schützende Lipidhülle entsteht. Dazu gehören das Influenzavirus und HIV.

Andere Formen sind möglich, einschließlich Nicht-Standardformen, die sowohl helikale als auch ikosaedrische Formen kombinieren.

Woher kommen Viren?

Viren hinterlassen keine fossilen Überreste, so dass es schwierig ist, sie durch die Zeit zu verfolgen. Molekulare Techniken werden eingesetzt, um die DNA und RNA von Viren zu vergleichen und mehr darüber herauszufinden, woher sie stammen.

Drei konkurrierende Theorien versuchen, den Ursprung von Viren zu erklären.

  • Regressions- oder Reduktionshypothese: Viren begannen als unabhängige Organismen, die zu Parasiten wurden. Im Laufe der Zeit schütteten sie Gene ab, die ihnen bei der Parasitierung nicht halfen, und sie wurden völlig abhängig von den Zellen, die sie bewohnen.
  • Progressive oder Flucht-Hypothese: Viren entwickelten sich aus DNA- oder RNA-Abschnitten, die aus den Genen größerer Organismen “entkamen”. Auf diese Weise erlangten sie die Fähigkeit, unabhängig zu werden und sich zwischen den Zellen zu bewegen.
  • Virus-Zuerst-Hypothese: Viren entwickelten sich aus komplexen Molekülen von Nukleinsäure und Proteinen entweder vor oder zur gleichen Zeit, als die ersten Zellen auf der Erde erschienen, vor Milliarden von Jahren

Übertragbarkeit von Viren

Ein Virus existiert nur, um sich zu vermehren. Wenn es sich vermehrt, breiten sich seine Nachkommen auf neue Zellen und neue Wirte aus.

Die Zusammensetzung eines Virus beeinflusst seine Fähigkeit, sich zu verbreiten.

Viren können während der Schwangerschaft oder Geburt von Mensch zu Mensch und von Mutter zu Kind übertragen werden.

Sie können sich durch sie verbreiten:

  • berühren
  • Austausch von Speichel, Husten oder Niesen
  • Sexueller Kontakt
  • kontaminierte Lebensmittel oder Wasser
  • Insekten, die sie von einer Person zur anderen tragen

Einige Viren können eine Zeit lang auf einem Gegenstand leben, so dass, wenn eine Person einen Gegenstand mit dem Virus an den Händen berührt, die nächste Person das Virus durch Berühren desselben Gegenstandes aufnehmen kann. Der Gegenstand wird als Fomite bezeichnet.

Wenn sich das Virus im Körper vermehrt, beginnt es, den Wirt zu befallen. Nach einer Periode, die als Inkubationszeit bezeichnet wird, können sich Symptome zeigen.

Was passiert, wenn sich Viren verändern?

Wenn sich ein Virus verbreitet, kann es einen Teil der DNA seines Wirts aufnehmen und in eine andere Zelle oder einen anderen Organismus bringen.

Wenn das Virus in die DNA des Wirtes eindringt, kann es das weitere Genom beeinflussen, indem es sich um ein Chromosom herum oder zu einem neuen Chromosom bewegt.

Dies kann langfristige Auswirkungen auf eine Person haben. Beim Menschen kann es die Entwicklung von Hämophilie und Muskeldystrophie erklären.

Diese Interaktion mit der Wirts-DNA kann auch eine Veränderung der Viren verursachen.

Einige Viren befallen nur eine Art von Lebewesen, zum Beispiel Vögel. Wenn ein Virus, das normalerweise Vögel befällt, zufällig in einen Menschen eindringt, und wenn es eine menschliche DNA aufnimmt, kann dies einen neuen Virustyp hervorbringen, der in Zukunft mit größerer Wahrscheinlichkeit auch Menschen befallen kann.

Aus diesem Grund sind Wissenschaftler besorgt über seltene Viren, die sich von Tieren auf Menschen übertragen.

Virale Krankheiten

Viren verursachen viele menschliche Krankheiten.

Dazu gehören:

  • Pocken
  • Erkältung und verschiedene Arten der Grippe
  • Masern, Mumps, Röteln, Windpocken und Gürtelrose
  • Hepatitis
  • Herpes und Fieberbläschen
  • Polio
  • Tollwut
  • Ebola- und Hanta-Fieber
  • HIV, das Virus, das AIDS verursacht
  • Schweres akutes respiratorisches Syndrom (SARS)
  • Dengue-Fieber, Zika und Epstein-Barr
  • Einige Viren, wie z.B. das humane Papillomavirus (HPV), können zu Krebs führen.

Was sind freundliche Viren?

So wie es in unserem Darm freundliche Bakterien gibt, die uns bei der Verdauung von Nahrung helfen, können auch Menschen freundliche Viren in sich tragen, die uns vor gefährlichen Bakterien, darunter Escherichia coli (E. coli), schützen.

Bekämpfung von Viren

Wenn das Immunsystem des Körpers ein Virus entdeckt, beginnt es zu reagieren, damit die Zellen den Angriff überleben können.

Ein Prozess, der als RNA-Interferenz bezeichnet wird, baut das genetische Material des Virus ab.

Das Immunsystem produziert spezielle Antikörper, die sich an Viren binden können, so dass diese nicht infektiös werden. Der Körper sendet T-Zellen aus, um das Virus zu zerstören.

Die meisten Virusinfektionen lösen eine Schutzreaktion des Immunsystems aus, aber Viren wie HIV und neurotropische Viren haben Möglichkeiten, sich den Abwehrmechanismen des Immunsystems zu entziehen.

Neurotropische Viren infizieren Nervenzellen. Sie sind für Krankheiten wie Polio, Tollwut, Mumps und Masern verantwortlich.

Sie können die Struktur des Zentralnervensystems (ZNS) befallen, mit verzögerten und progressiven Auswirkungen, die schwerwiegend sein können.

Behandlung und Medikamente

Bakterielle Infektionen können mit Antibiotika behandelt werden, aber virale Infektionen erfordern entweder Impfungen, um sie überhaupt erst zu verhindern, oder antivirale Medikamente, um sie zu behandeln.

Manchmal ist die einzig mögliche Behandlung die Linderung der Symptome.

Antivirale Medikamente sind weitgehend als Reaktion auf die AIDS-Pandemie entwickelt worden. Diese Medikamente zerstören den Erreger nicht, aber sie hemmen seine Entwicklung und verlangsamen das Fortschreiten der Krankheit.

Antivirale Medikamente stehen auch zur Behandlung von Infektionen mit dem Herpes-Simplex-Virus, Hepatitis B, Hepatitis C, Grippe, Gürtelrose und Windpocken zur Verfügung.

Impfstoffe

Impfungen sind im Allgemeinen die billigste und wirksamste Art der Virenprävention. Mit einigen Impfstoffen ist es gelungen, Krankheiten, wie z.B. Pocken, zu eliminieren.

Virusimpfungen bestehen aus:

  • einer geschwächten Form des Virus
  • virale Proteine, Antigene genannt, die den Körper zur Bildung von Antikörpern anregen, die künftige Infektionen mit demselben Virus abwehren
  • Lebendig abgeschwächte Viren, wie z.B. Impfung gegen Poliomyelitis
  • Lebendimpfstoffe in abgeschwächter Form bergen das Risiko, bei Menschen mit schwachem Immunsystem die ursprüngliche Krankheit zu verursachen.

Gegenwärtig gibt es Impfungen u.a. gegen Polio, Masern, Mumps und Röteln. Durch den verbreiteten Einsatz dieser Impfstoffe konnte ihre Prävalenz drastisch gesenkt werden.

So bieten beispielsweise zwei Dosen des Masernimpfstoffs 97 Prozent Schutz vor dieser Krankheit.

Der Masernimpfstoff hat in den Vereinigten Staaten (USA) eine 99-prozentige Senkung der Maserninzidenz erreicht. Wenn es zu einem Ausbruch kommt, sind in der Regel Menschen betroffen, die nicht geimpft sind.

Einige Menschen entscheiden sich dafür, ihre Kinder nicht zu impfen, und da die meisten Menschen in ihrer Umgebung geimpft werden, ist das Risiko, an Masern zu erkranken, gering.

Wenn jedoch weniger als 92 bis 95 Prozent der Menschen den Impfstoff erhalten, kann eine Gemeinschaft ihre “Herdenimmunität” verlieren und es kann zu einem Ausbruch kommen. Das Erkrankungsrisiko steigt dramatisch an.

Davon können auch anfällige Menschen betroffen sein, die aus irgendeinem Grund, z.B. wegen eines geschwächten Immunsystems, nicht in der Lage sind, den Impfstoff zu erhalten.

Virusinfektionen klingen normalerweise ohne Behandlung ab, aber Medikamente können Symptome wie Schmerzen, Fieber und Husten lindern.