Viren wie Ebola, Grippe und Zika machen Schlagzeilen. Sie ziehen unsere Aufmerksamkeit auf sich, weil sie weit verbreitete Krankheiten und Tod verursachen können.
Aber woher kamen diese Viren ursprünglich?
Im Gegensatz zu Bakterien sind Viren keine lebenden Organismen – sie können sich nicht selbst vermehren. Stattdessen kapern sie Zellen, um sich zu vermehren, zu verbreiten und Krankheiten zu verursachen.
Aber was, wenn das nicht immer so war?
Wissenschaftler, die ein so genanntes Riesenvirus namens Tupanvirus (benannt nach dem südamerikanischen Guarani-Gott des Donners) untersuchten, fanden heraus, dass es im Gegensatz zu den heutigen Viren über eine fast vollständige Maschinerie verfügt, um sich selbst zu versorgen.
Diese jüngste Entdeckung hat die Debatte über den Ursprung von Viren neu entfacht.
Gefrorene Viren
Es gibt keine fossilen Überlieferungen von Viren wie bei den Dinosauriern.
Eine Möglichkeit für Wissenschaftler, Viren aufzuspüren und ihren Ursprung zu erforschen, ist die Suche nach ihrem genetischen Material – DNA- oder RNA-Molekülen – in tierischen Geweben und im Boden.
Auch wenn die Filme etwas anderes vermuten lassen, wurde virales Genmaterial noch nie in versteinerten Pflanzenblättern oder in in Bernstein eingeschlossenen Insekten nachgewiesen.
Einige uralte Viren wurden jedoch im sibirischen Permafrostboden nachgewiesen, und es besteht die Hoffnung, noch mehr zu entdecken, wenn die globale Erwärmung den seit Tausenden von Jahren gefrorenen Boden weiter auftaut. Bis dahin sind unsere Möglichkeiten, den Ursprung von Viren genau zu rekonstruieren, noch begrenzt.
Evolution der Viren
Viren sind mikroskopisch kleine Organismen, die zur Vermehrung eine lebende Zelle, oft einen Wirt genannt, benötigen. Sie bestehen größtenteils aus genetischem Material (entweder DNA oder RNA), das von einer Proteinhülle umhüllt ist.
Diese DNA- und RNA-Sequenzen können sich im Laufe der Zeit verändern und Modifikationen des genetischen Codes hervorrufen, die das Überleben des Virus begünstigen. Anhand dieser genetischen Sequenzen können die Wissenschaftler abschätzen, wie verschiedene Viren miteinander verwandt sind und wie sie sich entwickelt haben könnten.
Diese Studien haben uns gezeigt, dass Viren keinen einheitlichen Ursprung haben, d.h. sie sind nicht alle aus einem einzigen Virus hervorgegangen, das sich verändert und zu allen Viren entwickelt hat, die wir heute kennen. Viren haben wahrscheinlich eine Reihe unabhängiger Ursprünge, die höchstwahrscheinlich zu unterschiedlichen Zeiten stattfanden.
Eine der Annahmen, die Wissenschaftler bei der Betrachtung des Ursprungs von Viren machen, ist, dass sich jedes Virus zusammen mit seinem Wirt entwickelt hat. Das Herpesvirus, das den Menschen infiziert, entwickelt sich beispielsweise im Laufe der Zeit und passt sich so an, dass es weiterhin die Fähigkeit behält, menschliche Zellen zu infizieren.
Wenn man bedenkt, dass alle Lebensformen auf der Erde im Meer entstanden sind, liegt die Vermutung nahe, dass sich die Viren zusammen mit ihren Wirten in den Meeren entwickelten. Als diese Lebewesen an Land kamen und sich weiterentwickelten, entwickelten sich auch die Viren weiter und erlangten die Fähigkeit, terrestrische Organismen zu infizieren.
Anfang dieses Jahres entdeckten Wissenschaftler Hinweise darauf, dass einige Viren möglicherweise Millionen von Jahren alt sind und bereits seit der Existenz der ersten Wirbeltiere existieren. Dies erklärt jedoch nicht den Ursprung der Viren an sich.
Ursprungsgeschichten
Eine Theorie geht davon aus, dass Viren aus zirkulärer DNA (auch Plasmid genannt) entstanden sind, die sich unabhängig voneinander replizieren und sich zwischen Zellen bewegen kann, wobei sie genetische Informationen von einem Organismus auf einen anderen überträgt. Einige Plasmide tragen zum Beispiel die Gene, die für die Resistenz gegen Antibiotika verantwortlich sind. Nach dieser Theorie entkam das Plasmid aus der Zelle und entwickelte sich so, dass es in eine andere Zelle eindringen konnte, um Viren zu produzieren.
Eine andere Theorie besagt, dass sich Viren aus komplexeren freilebenden Organismen, wie Bakterien oder Zellen, entwickelt haben könnten. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass ein Protein namens ARC, das für das Gedächtnis des Menschen wichtig ist, virusähnliche Partikel bilden und RNA zwischen Zellen übertragen kann. Vielleicht haben sich ähnliche alte Proteine entwickelt, um von einem Organismus zum anderen zu gelangen.
Und dann war da noch die jüngste Entdeckung des riesigen Tupanvirus in einem brasilianischen Sodasee. Seen wie dieser sind sehr salzig und haben einen hohen pH-Wert. Sie ahmen möglicherweise die Bedingungen der aquatischen Umwelt auf der Erde vor Milliarden von Jahren nach.
Das Tupanvirus verfügt über eine vollständigere Maschinerie zur Proteinherstellung als jedes andere bekannte Virus. Im Gegensatz zu anderen Viren ist es wahrscheinlich nicht so sehr von der Zelle abhängig, die es infiziert, um sich zu replizieren. Diese Entdeckung hat das Interesse an der Theorie, dass sich Viren aus komplexen, freilebenden Zellen entwickelt haben, neu entfacht.
Was war zuerst da?
Beide Theorien gehen davon aus, dass Zellen vor Viren existierten und dass sich Viren möglicherweise in Gegenwart von Zellen entwickelt haben.
Es gibt aber noch eine weitere Hypothese, die besagt, dass Viren zuerst existierten, sogar vor den Zellen. In einer prähistorischen Welt könnten Viren als selbsterhaltende Einheiten existiert haben, eine Art altertümliche Maschine, die wahrscheinlich ihr genetisches Material reproduzieren konnte. Mit der Zeit könnten diese prähistorischen Viren komplexe, organisierte Strukturen gebildet haben, die sich schließlich zu zellähnlichen Gebilden entwickelten.
Zurzeit sind dies nur Theorien. Die Technologie und die Ressourcen, die uns heute zur Verfügung stehen, sind nicht in der Lage, diese Theorien sicher zu testen und die plausibelste Erklärung für den Ursprung der Viren zu finden.
Eine alternative – jedoch scheinbar unmögliche – Strategie wäre es, Viren in ihren primitiven Formen auf anderen Planeten wie dem Mars zu isolieren oder zu identifizieren. Auf der Erde zu bleiben, scheint ein plausiblerer Ansatz zu sein.
Die laufende Entdeckung neuer Viren, wie des Tupanvirus oder eines 30.000 Jahre alten Verwandten der Riesen-DNA-Viren (Pithovirus), könnte es uns ermöglichen, das Puzzle ihrer Ursprünge zusammenzusetzen.