Virus

Virus, infectious agent of small size and simple composition that can multiply only in living cells of animals, plants, or bacteria. The name is from a Latin word meaning „slimy liquid“ or „poison.“

Die ersten Hinweise auf die biologische Natur von Viren stammen aus Studien, die 1892 von dem russischen Wissenschaftler Dmitry I. Ivanovsky und 1898 von dem niederländischen Wissenschaftler Martinus W. Beijerinck durchgeführt wurden. Beijerinck vermutete zunächst, dass es sich bei dem untersuchten Virus um eine neue Art von Infektionserreger handelte, den er als contagium vivum fluidum bezeichnete, was bedeutet, dass es sich um einen lebenden, sich fortpflanzenden Organismus handelt, der sich von anderen Organismen unterscheidet. Beide Forscher fanden heraus, dass eine Krankheit der Tabakpflanzen durch einen Erreger übertragen werden konnte, der später als Tabakmosaikvirus bezeichnet wurde und einen winzigen Filter passierte, der keine Bakterien durchließ. Dieses Virus und die später isolierten Viren wuchsen nicht auf einem künstlichen Medium und waren unter dem Lichtmikroskop nicht sichtbar. In unabhängigen Studien wurden 1915 von dem britischen Forscher Frederick W. Twort und 1917 von dem französisch-kanadischen Wissenschaftler Félix H. d’Hérelle Läsionen in Bakterienkulturen entdeckt und einem Erreger namens Bakteriophage („Bakterienfresser“) zugeschrieben, von dem heute bekannt ist, dass es sich dabei um Viren handelt, die speziell Bakterien infizieren.

Die Einzigartigkeit dieser Erreger erforderte die Entwicklung neuer Methoden und alternativer Modelle, um sie zu untersuchen und zu klassifizieren. Die Untersuchung von Viren, die ausschließlich oder größtenteils auf den Menschen beschränkt sind, stellte jedoch das gewaltige Problem dar, einen empfänglichen tierischen Wirt zu finden. 1933 gelang es den britischen Forschern Wilson Smith, Christopher H. Andrewes und Patrick P. Laidlaw, das Influenzavirus auf Frettchen zu übertragen, und das Influenzavirus wurde anschließend an Mäuse angepasst. 1941 stellte der amerikanische Wissenschaftler George K. Hirst fest, dass in Gewebe des Hühnerembryos gezüchtete Influenzaviren durch ihre Fähigkeit, rote Blutkörperchen zu agglutinieren (zusammenzuziehen), nachgewiesen werden konnten.

Ein bedeutender Fortschritt wurde von den amerikanischen Wissenschaftlern John Enders, Thomas Weller und Frederick Robbins erzielt, die 1949 die Technik der Zellkultur auf Glasoberflächen entwickelten; die Zellen konnten dann mit den Viren infiziert werden, die Polio (Poliovirus) und andere Krankheiten verursachen. (Bis zu diesem Zeitpunkt konnte das Poliovirus nur in den Gehirnen von Schimpansen oder im Rückenmark von Affen gezüchtet werden). Die Kultivierung von Zellen auf Glasoberflächen ermöglichte es, durch Viren verursachte Krankheiten anhand ihrer Auswirkungen auf die Zellen (zytopathogene Wirkung) und durch das Vorhandensein von Antikörpern gegen diese Viren im Blut zu erkennen. Die Zellkultur führte dann zur Entwicklung und Herstellung von Impfstoffen (Präparate, die eine Immunität gegen eine Krankheit hervorrufen sollen), wie z. B. der Poliovirus-Impfstoff.

Wissenschaftler waren bald in der Lage, die Anzahl der bakteriellen Viren in einem Kulturgefäß festzustellen, indem sie ihre Fähigkeit maßen, benachbarte Bakterien in einem Bakterienbereich (Rasen), der mit einer inerten gallertartigen Substanz, Agar genannt, bedeckt war, aufzubrechen (zu lysieren) – eine virale Aktion, die zu einer Lichtung oder „Plaque“ führte. Der amerikanische Wissenschaftler Renato Dulbecco wandte diese Technik 1952 an, um die Anzahl der Tierviren zu messen, die in mit Agar überzogenen Schichten angrenzender Tierzellen Plaques erzeugen konnten. In den 1940er Jahren ermöglichte die Entwicklung des Elektronenmikroskops erstmals die Betrachtung einzelner Viruspartikel, was zur Klassifizierung von Viren führte und Einblicke in ihre Struktur ermöglichte.

Fortschritte in der Chemie, Physik und Molekularbiologie seit den 1960er Jahren haben das Studium von Viren revolutioniert. So ermöglichte beispielsweise die Elektrophorese auf Gelsubstraten ein tieferes Verständnis der Protein- und Nukleinsäurezusammensetzung von Viren. Anspruchsvollere immunologische Verfahren, einschließlich des Einsatzes monoklonaler Antikörper, die gegen spezifische Antigene auf Proteinen gerichtet sind, ermöglichten einen besseren Einblick in die Struktur und Funktion von viralen Proteinen. Die Fortschritte in der Physik der Kristalle, die durch Röntgenbeugung untersucht werden konnten, ermöglichten die hohe Auflösung, die zur Entdeckung der Grundstruktur winziger Viren erforderlich war. Die Anwendung neuer Erkenntnisse über Zellbiologie und Biochemie half zu ermitteln, wie Viren ihre Wirtszellen für die Synthese von viralen Nukleinsäuren und Proteinen nutzen.

Die Revolution auf dem Gebiet der Molekularbiologie ermöglichte es, die in den Nukleinsäuren von Viren kodierte genetische Information zu untersuchen, die es Viren ermöglicht, sich zu vermehren, einzigartige Proteine zu synthetisieren und Zellfunktionen zu verändern. Die chemische und physikalische Einfachheit der Viren hat sie zu einem einschneidenden experimentellen Instrument für die Untersuchung der molekularen Vorgänge bei bestimmten Lebensprozessen gemacht. Ihre potenzielle ökologische Bedeutung wurde zu Beginn des 21. Jahrhunderts durch die Entdeckung von Riesenviren in Gewässern in verschiedenen Teilen der Welt erkannt.

In diesem Artikel werden die grundlegenden Eigenschaften von Viren erörtert: was sie sind, wie sie eine Infektion verursachen und wie sie letztendlich Krankheiten auslösen oder den Tod ihrer Wirtszellen herbeiführen können. Für eine detailliertere Behandlung spezifischer Viruskrankheiten siehe Infektion.