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Geschichte
Das Wort Virus kommt aus dem Lateinischen und bedeutet Gift.
Der Römer Cornelius Aulus Celsus hat beobachtet, dass im Speichel vom Hund ein Wirkstoff war, der die Tollwut übertrug, und er bezeichnete den krankmachenden Stoff Virus.
1882 übertrug der Deutsche Forscher Adolf Mayer die Tabakmosaikkrankheit von befallenen, kranken (infizierten) auf gesunde Pflanzen, indem er Pflanzensaft von kranken auf gesunde Pflanzen gab und so die Krankheit auslöste.
Der Russe Dimitri Iwanowski konnte 1892 zeigen, dass der Stoff, der die Tabakmosaikkrankheit auslöst, nicht durch einen Bakterienfilter entfernt werden kann, also kleiner sein muss als Bakterien.
1898 wurde das erste tierische Virus nachgewiesen, nämlich das Maul-und-Klauenseuche-Virus.
In den 1930er Jahren wurde die Grösse vieler Viren mit Methoden der Ultrafiltration bestimmt.
Wohlgemerkt: Dies alles ohne Verwendung von Elektronenmikroskopen!
Aufbau der Viren
(in Arbeit)
Bei Viren handelt es sich also um Krankheitserreger aus Erbgutmaterial, die von einer Hülle umgeben sind. Der Begriff Virus tauchte erstmal um 1890 auf. Man bezeichnete damit krankmachende „Stoffe“, die viel kleiner sind als Bakterien. Viren sind selbst leblose Gebilde. Innerhalb einer Zelle können sie sich jedoch enorm vervielfältigen und dem Wirt damit grossen Schaden zufügen. Es sind hunderte von viralen Krankheiten von Menschen, Tieren und Pflanzen bekannt.
Das erste Virus, das Tabackmosaikvirus, wurde erst 1892 entdeckt. Wenige Jahre später fand man, dass Viren auch in Bakterienkulturen wachsen (Bakteriophagen).
1935 gelang es der amerikanischen Biochemikerin Wendell Meredith Stanley (1904-71) Tabackmosaikviren zu kristallisieren. Sie konnte zeigen, dass dieses Virus aus den beiden Substanzen RNA (Ribonucleinsäure) und einem schützenden Protein aufgebaut ist. In den 40er Jahren dieses Jahrhunderts wurden Viren durch die Entwicklung des Elektronenmikroskopes erstmals sichtbar. Weitere Technologien zur Untersuchung dieser kleinsten organischen Körperchen folgten: Mit der Ultrazentrifuge konnten Viren angereichert und gereinigt werden. Kulturen tierischer Zellen erlaubten Experimente mit Viren im Reagenzglas. Viele verschiedene Viren wurden in der Folge entdeckt und beschrieben.
Viren sind submikroskopische Parasiten, die aus Erbgutmaterial (DNA oder RNA, nie beides!), Proteinen und allenfalls Lipiden und Kohlenhydraten bestehen. Normalerweise ist das Erbgut ein einziges Molekül, entweder ein Einzel- oder ein Doppelstrang. Die Eiweisshülle wird als Capsid bezeichnet, die Proteineinheiten sind die Capsomeren. Zusammen mit dem Erbgut spricht man von einem Nukleocapsid. Ein komplettes Viruspartikel wird als Virion bezeichnet.
Viren sind die kleinsten biologischen Gebilde, welche sich vermehren können. Die Vermehrung kann aber nicht aus eigenen Kräften ablaufen: Viren sind Parasiten, welche für ihre Vermehrung lebende Zellen brauchen. Ausserhalb dieser verhalten sie sich als tote Körperchen (inerte Makromoleküle).
Viren unterscheiden sich stark in Form und Grösse. Von ihrer Struktur her können drei Gruppen unterschieden werden:
• rundlich
• stabförmig (Tabackmosaikvirus)
• kaulquappenförmig, mit Kopf und Schwanz (einige Bakteriophagen).
Die kleinsten Viren sind ikosaëdrisch (20-flächige Polygone) und messen etwa 18nm. Die grössten Viren sind stabförmig und können mehrere Mikrometer lang sein. Ihre Dicke ist aber normalerweise kleiner als 100nm. Somit liegen alle Viren ausserhalb vom Auflösungsvermögen des Lichtmikroskops.
Viele Viren haben Hüllen, die aus Lipoproteinen und/oder Glycoproteinen bestehen. Diese Viren sehen meist rundlich aus und haben einen Durchmesser von 60 bis über 300 Nanometer. Komplizierte Virengebilde, z.B. Bakteriophagen, haben Köpfchen und röhrenförmige Schwänze, mit denen sie sich an den Wirtsbakterien anheften. Pockenviren sind würfelförmig und haben eine komplexe Proteinstruktur.
Viren verfügen nicht über die Enzyme und chemischen Stoffe für ihre Vermehrung. Die Virenvermehrung beginnt bei Eintritt des Virus in das Cytoplasma. Hüllproteine werden durch zelleigene Enzyme entfernt und die virale RNA oder DNA kommt in Kontakt mit dem Replikations- und Translationsapparat der Wirtszelle und benützen diesen, um die einzelnen Teile des Virions herzustellen. Der Zusammenbau des Virus geschieht von selbst (self assembly).
Die viralen Erbgutstücke verdoppeln sich. Aus einem Virus können Hunderte bis Tausende von Nachkommen entstehen. Einige Viren zerstören die Wirtszelle, andere verlassen die Wirtszelle durch die Membran, ohne sie jedoch zu töten.
RNA-Viren sind einzigartig in ihrem Vermögen, RNA unabhängig von DNA zu replizieren. In einigen Fällen dient die RNA direkt als mRNA, andere RNA-Viren, bekannt als Retroviren, lassen sich ein Enzym herstellen, welches aus der RNA DNA herstellt. Dieses dient dann als virales Erbgut.
Bakterienviren (Bakteriophagen) und Tierviren unterscheiden sich in ihrem Verhalten beim Befall von Zellen. T4-Bakteriophag, welches das Darmbakterium Escherichia coli befällt, heftet sich zuerst an die Oberfläche der Wirtszelle, durchschlägt mit einem raffinierten System die Zellwand und spritzt dann ihre DNA direkt in das Bakterium.
Viren, die Menschen beeinträchtigen
Das AIDS-Virus
Das HIV-Virus (Human Immunodeficiency Virus), das auch als AIDS-Virus bekannt ist, befällt vor allem wichtige Teile des menschlichen Immunsystems. Infolgedessen kann sich der Körper nicht mehr gut gegen Infektionen wehren und wird stark geschwächt. Lungenentzündung (Pneumonia) ist die häufigste Todesursache bei HIV-infizierten Menschen, es kommen aber auch verschiedene Krebstypen vor. Nervenschäden und dramatischer Gewichtsverlust sind typisch für das Entstadium der HIV-Krankheit.
Die Übertragung von HIV geschieht durch Sexualkontakte (Schleimhäute, Geschlechtsflüssigkeiten), durch Kontakte mit verseuchtem Blut (Spritzen, Bluttransfusion, Geburt) oder durch Stillen einer HIV-positiven Mutter.
Das Grippe-Virus (Influenza)
Zu den Viruskrankheiten gehört auch die „normale“ Grippe, welche Jahr für Jahr von Millionen Menschen durchgemacht wird. Gegen die meisten Viren werden wir resistent, d.h. nach einem ersten Kontakt „kennt“ unser Immunsystem dieses Gift und wehrt sich sofort erfolgreich dagegen. Grippeviren haben die für uns unangenehme Eigenschaft, dass sie sich recht schnell verändern können. Wenn im nächsten Jahr eine Grippewelle droht, „kennt“ unser Organismus diese veränderten Viren nicht mehr.