Habe ich dir eigentlich schon erzählt, dass ich als Kind unbedingt Tiere im Urwald oder wo auch immer aufspüren wollte? Nachdem ich in meiner Tierpark-Arbeitsgemeinschaft definitiv zu viele Spinnen und Käfer gesehen habe, denen ich dann im Urwald mit Sicherheit begegnen würde, habe ich diese Idee zwar aufgegeben, aber mein Interesse an Tieren und der Natur hat nie nachgelassen, und das bezieht sich auch auf Viren, Bakterien und Pilze.

Daran wurde ich erinnert, als ich, wie du bestimmt auch, zu Beginn der Krise ganz viel über Viren und Infektionskrankheiten gelesen habe. Da bin ich doch ganz schnell vom Hölzchen aufs Stöckchen gekommen. Soll heißen, ich habe sehr schnell verstanden, dass Viren, und unter diesen nur dieses eine spezielle Virus, ohne ein bisschen mehr Überblick über diese mikrobiologische Welt nicht zu verstehen sind. Und weil ich dann so viel Spannendes über Viren, Bakterien und Pilze gefunden habe, dachte ich mir, ich unterbreche meine Reihe über die Todsünden einfach für dieses Thema (wen Mikrobiome, Archaeen und Holobionten nicht interessieren, liest am besten im übernächsten Monat weiter). Und sorry, du weißt ja schon, daß ich mich eher lang als kurz fassen kann, deshalb war es nicht möglich, das alles in einem Blog abzuhandeln.

Deshalb zuerst mal die besser bekannten Viren und Bakterien.

Viren

Sind Viren grundsätzlich böse?

Natürlich ist die Kategorisierung von „gut“ oder „böse“ in diesem Zusammenhang nicht wirklich angemessen, entspricht aber unserem Gefühl. In all den Diskussionen der letzten Tage über die Gefahren des Coronavirus habe ich deutlich gespürt, dass mit dem Wort „Virus“ bei fast allen Menschen Angst verbunden ist.

Das Etikett „böse“ erledigt sich meines Erachtens schon dann von allein, wenn man weiß, dass unsere DNA mindestens 9% (manche Wissenschaftler schätzen die Zahl viel höher – bis zu 50%) virale DNA enthält. Ja, die Evolution des Lebens hat dazu geführt, dass wir Teile von Viren direkt in unsere DNA eingebaut haben.

Einige dieser so Virenbausteine werden durch Interferon aktiviert. Interferone sind Alarmbotenstoffe, die bei Infektionen aktiviert werden und Abwehrmechanismen in Gang setzen, die Viren abwehren sollen. Interessanterweise sitzen zahlreiche dieser Virenbausteine in unmittelbarer Nähe von Immunitätsgenen. So ist in der Zwischenzeit durch Wissenschaftler belegt worden, daß unsere Immunitätsgene nicht mehr auf Interferon reagieren und sich nicht mehr richtig gegen Viren verteidigen können, wenn man diese Bausteine entfernt.  (Quelle) . Andere virale DNA in unseren Genen schützt den Embryo vor dem Angriff des mütterlichen Immunsystems. Diese Gene tragen die Information für Eiweiße, die ursprünglich dazu dienten, die Zellwand des Virus mit der Zellwand der potentiellen Wirtszelle zu verbinden. Heute verbinden sie die Zellen der Plazenta miteinander.

Eine Reihe von Viren, mit denen wir uns infizieren, haben sogar positive Effekte. So hat man zum Beispiel festgestellt, daß Patienten, die sich mit einem bestimmten Virus (dem Pegivirus C) infizieren, deutlich mildere Krankheitsverläufe bei einer Hi-Virus-Infektion aufweisen.

Auch ist mittlerweile bekannt, dass nach Infektionen mit Viren der eine oder andere Krebspatient eine Spontanheilung erlebte. Noch verstehen die Wissenschaftler diesen Prozess nicht in allen Einzelheiten, dennoch wird im Kampf gegen Krebs auch auf Viren und Bakteriophagen (bakterienfressende Viren) gesetzt. So wird im Deutschen Krebsforschungszentrum derzeit das eigentlich in Ratten vorkommende Parvovirus H1 untersucht, das ausschließlich Krebszellen besiedelt und abtötet. Gerade für schwer zu behandelnde Krebsvarianten ist das ein sehr erfolgversprechender Ansatz. Sich immer weiter entwickelnde Erkenntnisse und Werkzeuge in der Genetik bieten für die Zukunft zudem die Möglichkeit der gezielten Mutation von Viren, um sie direkt gegen Krebszellen (und andere Krankheiten) einzusetzen.

Wenn Viren nicht grundsätzlich „böse“ sind, worauf kommt es dann an?

Aufgrund der unglaublichen Menge an Viren in unserem Körper (1 g Kot enthält z.B. bis zu 1 Milliarde Viren, jedoch „nur“ 100 Millionen Bakterien) ist es verständlicherweise schwierig, zwischen nützlichen und gesundheitsschädlichen Viren eindeutig zu trennen, zumal es ja sehr verschiedene Viren sind, mit denen wir es zu tun haben. Über die Nahrung gelangen Viren in unseren Körper, die nur Pflanzen befallen. Zudem kennen wir Viren, die in unserem Körper lebende Bakterien oder Pilze infizieren sowie Viren, die unsere eigenen Zellen infizieren. Dazu kommt die DNA der Viren, die wir in unsere eigene DNA eingebaut haben. Vor allem aber spielen unser eigenes Immunsystem und unser immunologischer Zustand eine immense Rolle für Nutzen oder Schaden durch ein Virus.

Ein spannendes Beispiel hierfür ist das Norovirus. Dieses Virus ist weltweit verbreitet und verantwortlich für den Großteil der nichtbakteriellen Durchfallerkrankungen. Es gibt zahlreiche Varianten dieses Virus, die auch untereinander immer wieder neue Kombinationen entwickeln. Gefährlich ist dieses Virus insbesondere in Gebieten ohne gut ausgebautes Gesundheitssystem, da die Behandlung maßgeblich durch Versorgung mit sauberem Wasser und in diesem gelösten Mineralien erfolgt. Nun haben Wissenschaftler festgestellt, dass eine Besiedlung des Darmtraktes durch Noroviren im Falle einer Antibiotikabehandlung und der daraus resultierenden Verminderung von Bakterien den Darm schützt. In diesen Fällen stärkte das Virus die Darmzotten und erhöhte die Anzahl der Immunzellen.

Sind Viren die ältesten Lebewesen?

Nein, denn Viren sind keine Lebewesen. Sie sind für ihre Vermehrung auf eine Wirtszelle angewiesen.  So gesehen sind diese kleinen Biester aus meistens nur RNA oder DNA mit ein paar Proteinen kaum anders als die Prionen, die nur aus Protein bestehen und uns Krankheiten wie den Rinderwahnsinn (BSE), Scrapie oder die Creutzfeldt-Jakob Krankheit beschert haben. Aber Viren waren definitiv das Experimentierfeld der Evolution – und sind es bis heute. Viren gab es vermutlich schon lange vor den ersten Einzellern auf diesem Planeten. Alles Leben entstand aus den ersten RNA-Molekülen, die sich replizieren konnten; erst später im Laufe der Evolution setzte sich der stabilere und weniger störanfällige Verwandte der RNA, die DNA, durch. Der Blick auf die Viren ist wie ein Blick tief in auch unsere Evolutionsgeschichte – da gibt es wirklich alle Varianten, angefangen von einzelsträngigen oder doppelsträngigen RNA- oder DNA-Viren. Viren setzen auf Masse, auf ständige Veränderungen des Erbgutes, während sich später in der Evolution auch das Prinzip „Klasse statt Masse“ als erfolgversprechend erwies. Viren entwickeln durch ihre permanenten Mutationen immer wieder neue Varianten mit neuen Eigenschaften, die unser Immunsystem noch nicht kennt und dementsprechend (wie bei Covid-19 gerade) nicht sofort in den Griff bekommen kann. Weil Viren sich nicht allein vermehren können und sich oft dazu in unsere DNA integrieren müssen, finden wir die zahllosen Hinterlassenschaften dieser „Überfälle“ in unserem Genom.

Exkurs: was bedeutet eigentlich H1N1 oder H7N9 bei Influenzaviren?

Nebenbei: Wolltest du übrigens auch schon immer mal wissen, warum die Grippeviren immer so komische Buchstaben-Zahlen-Kombinationen tragen? Dazu muss man wissen, dass auf der Oberfläche des Virus verschiedener Antigene sitzen. Zwei davon sind besonders wichtig, zum einen die Hämagglutinine (H) und zum anderen die Neuraminidasen (N). Die Variante des jeweiligen Hämagglutinins zeigt, auf welche Weise sich das Virus den Weg in eine Wirtszelle bahnt, die jeweilige Neuraminidase hingegen zeigt, auf welche Weise das Virus verhindert, daß neu entstandene Viren aus der Wirtszelle verklumpen oder zurück in die Wirtszelle gehen. Die Kombinationen dieser durchnummerierten Antigene können ganz unterschiedlich aussehen. Wir kennen z.B. H1N1, das zunächst als Schweinegrippevirus bekannt war, bis aus der DNA von 1918 an der Influenza Verstorbenen das damalige Virus extrahiert werden konnte und man feststellte, daß es sich hierbei ebenfalls um ein H1N1-Virus handelte. H7N9 ist die 2017 grassierende Vogelgrippe. Durch die verschieden mögliche Kombination von H und N gibt es eine große Bandbreite an Grippeviren mit sehr unterschiedlicher Gefährlichkeit für den Menschen, die sich zudem durch die Kombinationen permanent verändern.

Fazit:

Halten wir fest: Viren sind nicht per se Krankheitserreger, denn es gibt unter den etwa 3000 verschiedenen Virenarten, die uns besiedeln, nur etwa 150, die Menschen krank machen können. Und selbst einige von diesen haben je nach Situation positive oder negative Auswirkungen. Natürlich kennen wir von den geschätzt 100 Millionen unterschiedlichen Virustypen bislang die wenigsten; das bedeutet natürlich auch, daß irgendwo sehr gefährliche wie auch sehr nützliche Varianten auf ihre Entdeckung warten. Und ihre Bedeutung für die Evolution beginnen wir gerade erst zu verstehen. Ein tieferes Verständnis ihrer Rolle könnte auch zu einem völlig neuen Umgang mit ihnen führen.

Bakterien

Warum sind Bakterien so viel besser erforscht als Viren?

Ich weiß gar nicht, wo ich bei all den spannenden Fakten zu Bakterien anfangen soll: daß auf und in uns mehr Bakterien leben als wir Körperzellen haben (was bei einem erwachsenen Mann einem Gewicht von etwa fünf Kilo entspricht)? Daß manche Bakterien in unserem Darm unter bestimmten Umständen elektrischen Strom erzeugen? Daß sie in unserem Mund den Schwefel aus dem Wein aufspalten und wir daher den berühmten Abgang des Weins von seinem ersten Geschmack unterscheiden können? Dass wir beim Küssen 80 Millionen Bakterien austauschen (wobei auf 1 cm² unserer Zunge schon 1 Milliarde Bakterien leben)? Oder dass wir ohne die Vitamine, die manche Bakterien in unserem Darm produzieren und uns freundlicherweise zur Verfügung stellen (Logis gegen Vitamine, sozusagen) krank werden würden?

Wir wissen heute deutlich mehr über Bakterien als über Viren. Das liegt sicher auch daran, daß sie im Vergleich etwa 100 mal größer als Viren und daher durch ein normales Lichtmikroskop sichtbar sind. Da Viren nicht als Lebewesen klassifiziert werden, kommt den Bakterien der Platz zu, mehr als die Hälfte aller Lebewesen auf unserem Planeten zu stellen. Und selbst von diesen Einzellern kennen wir vermutlich nur 0,01 % und haben nur eine ungefähre Ahnung, was sie zu unserem (Über-)Leben beitragen. Aber es ist ja nichts Neues, dass wir mit der abnehmenden Größe von Lebewesen immer weniger wissen, auch weil es immer mehr gibt.

Ganz unabhängig von all den Bakterien, die direkt mit uns in Verbindung stehen, sind wir von einer ganz besonderen Art Bakterien in unserer gesamten Existenz auf diesem Planeten abhängig. In unseren Meeren sind mehr als 10 Billionen t Methan gebunden – ein 25-mal wirksameres Treibhausgas als Kohlendioxid. Riffbildende Bakterien in unseren Meeren verwandeln einen hohen Anteil dieses Methans zu Carbonat, das sie dann für ihr Wachstum nutzen können. Würde das durch diese Bakterien gebundene Methan freigesetzt, müßten wir uns über Klimaabkommen keine Gedanken mehr machen ☹.

Und warum haben sie ein so viel besseres Image als Viren?

Anders als bei Viren kennen wir alle auch „gute“ Bakterien, denn vermutlich hast auch du schon Joghurt mit Lactobazillen oder nach einer Antibiotika-Kur Bakterienpräparate eingenommen.

Durch das gut verständliche Buch „Darm mit Charme“ von Giulia Enders ist unser Verdauungssystem – endlich – in das Licht der Öffentlichkeit gelangt. Und damit auch das Wissen über die für unsere Verdauung absolut notwendigen Bakterien. Falls du konkret über Bakterien, Viren und Pilze in unserem Darm noch mehr erfahren möchtest, bist du meines Erachtens mit „Der Darm denkt mit“ von Klaus-Dietrich Runow super beraten. Das empfehle ich oft auch meinen Klienten, weil es den Zusammenhang zwischen Darm und Psyche aufzeigt.

Beide Bücher werben um Verständnis für eine gesunde Darmflora, da diese unser Immunsystem wesentlich beeinflusst und zahlreiche Auswirkungen auf unser physisches und psychisches Wohlbefinden hat. In diesem Zusammenhang solltest du wissen, dass Studien ergeben haben, dass sich die Darmflora nach einer Antibiotikatherapie nur sehr langsam erholt. Erst nach einem Jahr ist sie wieder einigermaßen intakt; hat aber hat selbst nach zwei Jahren noch nicht wieder die gleiche Bakterienzusammensetzung wie vor der Antibiotikaeinnahme. Das macht noch einmal mehr deutlich, dass eine Antibiotikatherapie immer gut abzuwägen ist.

Steuern nun die Bakterien uns oder wir sie?

Neuere Studien haben darüber hinaus ergeben, dass nicht nur Viren einen Teil unserer DNA bilden, sondern auch Bakterien. Gerade diese Verbindung mit unserer DNA zeigt, wie durch die Evolution aus einfachsten Lebensformen wie Bakterien und Archaeen hochkomplexe Individuen entstehen konnten.

Forscher um Thomas Bosch von der Uniklinik Kiel (mehr über das Team hier)  haben sich intensiv den Bakterien auf und in unserem Körper gewidmet und sind so zu ganz neuen Theorien gelangt.

Zunächst stellten sie fest, dass alle Lebewesen über ein artspezifisches Mikrobiom verfügen (ein Mikrobiom ist die Gesamtheit aller Lebewesen, die in und auf uns leben, also nicht nur im Darm). Dieses artspezifische Mikrobiom unterscheidet sich jedoch individuell. Zwillingsstudien zeigen, dass die Mikrobiome von Zwillingen zwar ähnlich, aber nicht gleich sind. Genetik und Umwelt spielen in seiner Zusammensetzung eine große Rolle. Und je freier es sich entfalten kann – ohne allzu viel Einwirkung von Desinfektionsmitteln und Antibiotika – desto gesünder ist es. Die Zusammensetzung unseres Mikrobioms entscheidet sich sehr früh und beeinflusst dann nicht nur unsere Kalorienverarbeitung, sondern im Grunde sämtliche Körperfunktionen und vor allem die Fitness unseres Immunsystems.

Die nächste Erkenntnis des Teams eröffnete den Blick auf die molekulare Grundlage der Kommunikation der Mikroben mit unserem Nervensystem.

Die Bildung ganz individueller Mikrobiome wie auch die Fähigkeit des Mikrobioms, mit den anderen Körperzellen zu kommunizieren, ließ das Team die These aufstellen, daß unser Mikrobiom nicht nur der Immunabwehr wegen entwickelt wurde, sondern daß es einer der Bestandteile eines Gesamtsystems, eines zusammengehörigen Ökosystems ist. Vielleicht ist sogar unser Nervensystem, so die weitergehende Idee, nur deshalb entwickelt worden, um dieses Gesamtsystem kontrollieren und steuern zu können. Denn die Mikroben auf unserem Körper haben festgelegte Aufgaben an festgelegten Orten. Ein Darmbakterium in den Augen kann daher echte Probleme verursachen. (Mehr dazu in: Thomas Bosch: Der Mensch als Holobiont: Mikroben als Schlüssel zu einem neuen Verständnis von Leben und Gesundheit.)

Und sind Bakterien vielleicht die Katalysatoren der Evolution?

Darüber hinaus könnte unser Mikrobiom (nicht nur bei uns Menschen, sondern bei sämtlichen Arten auf unserem Planeten) dafür verantwortlich sein, dass Evolution schneller geht, als es durch die normale Mutation der Erbanlagen möglich wäre. Eine Mutation des Mikrobioms geht nämlich sehr viel schneller, da die Vermehrungsrate eines Bakteriums weit höher ist als die seines Wirtsorganismus. Dadurch und durch die Verbindung mit der DNA des Wirtes schafft es Möglichkeiten, sich auf veränderte Umweltbedingungen einzustellen

Fazit:

Da Bakterien unerläßlich für unsere physische und mentale Gesundheit sind, gleichzeitig aber die meisten Todesopfer durch Krankheiten fordern, ist es umso wichtiger, den Kampf mit Bakterien, die Zusammenarbeit mit ihnen und auch ihr und unser Verhältnis zu den anderen Bestandteilen der mikrobiellen Welt tiefer zu verstehen und die Auswirkungen unserer meist kurzfristig gedachten Aktionen auch langfristig zu durchdenken.

Das für mich spannendste Reich des Lebens stelle ich dir im nächsten Blog vor: Pilze. Außerdem stehen diese Reiches des Lebens ja nicht beziehungslos nebeneinander. Sie interagieren miteinander, mit anderen Lebewesen und bilden damit ein so hochkomplexes Konstrukt, daß unsere Eingriffe in dieses Gefüge sehr gewagt erscheinen. Auch dazu mehr im nächsten Blog.

Bis dahin verbleibe ich wie immer in der Hoffnung, daß auch du einiges Wissenswertes gefunden hast und genauso fasziniert bist wie ich.

Deine Claudia