Viren in der Umwelt

Viren sind einmal treffend als in Proteine verpackte schlechte Nachrichten bezeichnet worden. Die schlechten Nachrichten sind in der Aufeinanderfolge von Nucleotiden in der DNS (Desoxyribosenucleinsäure) oder RNS (Ribosenucleinsäure) der Viren in verhältnismäßig wenigen Virusgenen verschlüsselt. Die Nucleinsäure großer Viren, z.B. der Pockenvirusgruppe, kann jedoch auch mehr als 200 Gene enthalten.

Das Verständnis virusökologischer Zusammenhänge erfordert die Kenntnis bestimmter virologischer Sachverhalte, die sicherlich nicht allgemein vorausgesetzt werden können. Um den Rahmen des Buches nicht zu sprengen, müssen entsprechende Darstellungen allerdings kurz gehalten werden. Wer sich eingehender und im Systemzusammenhang mit Virus und Viruskrankheiten und auch mit entsprechenden Forschungsmethoden befassen will, sollte daher systematisierende Literatur zur Ergänzung heranziehen, wie sie im Literaturverzeichnis am Schluß des Buches angegeben ist.

Die Virusnucleinsäuren werden wie die Nucleinsäuren im Genom der Lebewesen i. e. S. aus vielen kettenförmig aneinander gereihten Nucleotiden gebildet. Jedes Nucleotid vereinigt in sich wiederum drei Bauelemente, und zwar einen Zucker, eine Nucleobase und einen Phosphorsäurerest.

Mit der Virusinfektion gelangen neue, zusätzliche Informationen in die Wirtszelle und veranlassen diese, Virusnucleinsäure und Virusproteine zu bilden. Dabei haben sich die Replikationsstrategien der verschiedenen Viren an ihre Wirte angepaßt. In allen Fällen stellt jedoch die Vermehrung des genetischen Materials den zentralen Akt in dem komplexen, vielschichtigen Drama der Virusinfektion dar. Viele Virusgenome, die in die Wirtszelle gelangen, enthalten nicht nur die spezifische Information für die Bildung von Virusnucleinsäure und Virusstrukturproteinen, sondern auch in mehr oder weniger großer Zahl weitere Gene für das operative Potential, das die Synthese der Wirtszellen im Sinne der Produktion neuer Viruspartikeln beeinflußt. So sichern sich vor allem Bakterien- und Tierviren die für die Synthese der Viruspartikeln erforderlichen Bausteine, die Nucleotide für die Synthese der Virusnucleinsäure und die Aminosäuren für die Synthese der viralen Proteine, indem sie die Synthese wirtseigener Nucleinsäuren und Proteine zum Erliegen bringen und auf diese Weise den gesamten Nucleotid- und Aminosäurepool des Wirts für ihre Synthesen nutzen können. Da die Viren nicht wie ihre Wirte über Ribosomen und die mit diesen verbundenen Mechanismen zur Proteinsynthese verfügen, werden hierfür ebenfalls die Wirtsmechanismen genutzt. Es ist jedoch immer noch weitgehend unklar, warum die Wirte Virusproteine oft bereitwilliger bilden als ihre eigenen Proteine. Im Hinblick auf die enge Verknüpfung der Virusreplikation mit den Synthesemechanismen des Wirts wird im Zusammenhang mit der Virusinfektion und der Virusvermehrung oft von Parasitismus auf genetischer Ebene gesprochen.

Bakterienviren oder Bakteriophagen kommen in der Natur überall dort vor, wo auch Bakterien vorhanden sind, und zwar sowohl in Bakterien, die in Organismen leben, als auch in Bakterien, die Substrate, Milch oder Erde besiedeln, daneben auch oft außerhalb der Bakterien in diesen Substraten selbst.

Die Vorgänge, die zur Vermehrung pflanzenpathogener Viren führen, gleichen in ihren Grundzügen den Umsetzungen, die bei der Vermehrung von Bakterien— und Tierviren ablaufen. Allerdings mußten sich die Pflanzenviren bezüglich ihrer Replikationsstrategien den Besonderheiten im Bau und der Organisation der Pflanzenwirte anpassen. In diesem Zusammenhang ist bedeutsam, daß die Zellen der Samenpflanzen durch dicke Zellwände gekennzeichnet sind, die — insofern sie den Pflanzenkörper nach außen abschließen — in der Regel zusätzlich eine dicke Kutikula überzieht. Diese dicken Zellwände und die Kutikula sind nicht nur bestimmend für Besonderheiten der Eindring— und Austrittsphase im Replikationszyklus der Pflanzenviren. Sie beeinflussen vielmehr auch die Verbreitung der Viren im Wirtsorganismus. Darüber hinaus wird die Virusausbreitung innerhalb der Pflanze wesentlich dadurch bestimmt, daß der Pflanze Systeme zum effektiven Stoffaustausch fehlen, wie sie bei Wirbeltieren besonders durch das Blutgefäßsystem und den im wesentlichen durch dieses vermittelten Kreisläufen gegeben sind. Der Stoffaustausch verläuft daher verhältnismäßig langsam. Im Gefäßsystem gelangen vornehmlich Wasser und Nährsalze von der Wurzel in den Sproß, während in den Siebröhren vorwiegend organische Substanzen von den Orten ihrer Bildung zu den Orten des Verbrauchs, z. B. in die Wurzeln, die Sproßspitzen oder in die sich entwickelnden Früchte transportiert werden. Besondere Bedeutung bezüglich der Virusausbreitung kommt in der Pflanze den Siebröhren zu. Erst wenn die Viren nach sehr langsamer Wanderung von Zelle zu Zelle in die Siebröhren gelangt sind, können sie sich in diesen verhältnismäßig rasch in der Pflanze ausbreiten, und zwar mit dem Assimilatenstrom sowohl wurzel- als auch spitzenwärts.

Die Rolle der Viren in ihrer zellulären bzw. organismischen Umwelt und besonders in unserer Umwelt sowie die Wechselwirkungen zwischen dem Auftreten und der Verbreitung der Viren und dem ökologischen Geschehen konnte nur anhand ausgewählter Beispiele gezeigt werden. Das ist nicht allein dem naturgemäß begrenzten Umfang eines Buches geschuldet. Es ist vielmehr auch dadurch bedingt, daß mehr Fragen zur Virusökologie und deren Verflechtung mit der Ökologie der Organismen offen sind, als bisher beantwortet werden konnten. Diese Situation erfordert dringend eine Intensivierung entsprechender Untersuchungen und die Schließung der noch vorhandenen Kenntnislücken, zumal zunehmender Verkehr und Handel sowie der Wegfall von Zoll— und Handelsschranken zu immer intensiverem Austausch von Viren und Virusarten sowie von Virusüberträgern zwischen den verschieden Biozönosen führen. Hierdurch entstehen in diesen immer neue ökologische Ungleichgewichte. Das Auftreten und die unerwartet rasche Verbreitung neuer Viren von Mensch, Tier und Pflanze, aber auch von Viren, die in bestimmten Biozönosen als erloschen galten, erfordern immer neue oder auch, wie in jüngster Zeit im Fall der Schweinepest, die Wiedereinführung und ggf. Verbesserung bewährter Abwehrmaßnahmen. Diese müssen von der Verhinderung oder zumindest Einschränkung der Virusübertragung über geeignete Maßnahmen zur Immunisierung oder anderweitigen Resistenzinduktion und Maßnahmen einer antiviralen Chemotherapie bis hin zur Pflanzen— und ggf. auch Tierzüchtung reichen. Diese klassischen Maßnahmen, darüber hinaus aber auch neuartige gentechnologische Verfahren erfordern immer intensivere Kenntnisse zur Virusökologie und zur Beinflussung der Biozönosen durch Viren sowie durch Maßnahmen der Virusbekämpfung, in die auch die Anwendung gentechnisch veränderter Organismen einzuschließen sind.