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IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

eine Schule – und das ganz ohne Ferien!

Der Grund dafür klang für dich vermutlich

erst einmal recht unverständlich: Corona-

virus. Das Wort war plötzlich in aller

Munde und bei den Erwachsenen Thema

Nummer eins.

ie ersten Tage ohne Schule fandest du

sicher toll. Doch dann haben dir bestimmt

deine Freunde gefehlt und du warst ge-

nervt, dass du nicht zum Sport konntest.

Oma und Opa durftest du auch nicht be-

suchen, und wenn du mit ihnen telefoniert

hast, war es für alle irgendwie komisch.

nfang 2020 hat das Coronavirus die Welt

in Angst und Schrecken versetzt. Am 30.

Januar 2020, lange vor der Schließung der

Schulen und nur einen Monat, nachdem

das Virus bekannt geworden war, sprach die

Weltgesundheitsorganisation von einer

„gesundheitlichen Notlage internationaler

Tragweite“. So etwas geschieht nur sehr

selten!

in winziger Krankheitserreger bestimmte

seitdem unseren Alltag: Nicht nur Schu-

len und Restaurants wurden geschlossen,

sondern auch Kindergärten, Spielplätze,

Schwimmbäder, Geschäfte, Museen, Fab-

riken und vieles mehr. Mancherorts wurde

sogar eine Ausgangssperre verhängt – Maß-

nahmen, die völlig verrückt erscheinen,

wenn man sich genauer vorstellt, wer uns

hier eigentlich bedroht. Schau dir doch mal

das Bild mit der Erdkugel auf Seite 9 an.

Du siehst dort ein erstaunliches Verhältnis:

Wenn deine beiden Autoren so groß wären

wie unsere gesamte Erde, dann wäre das

Virus gerade mal so groß wie eine kleine

Maus. Doch warum haben wir vor so etwas

Kleinem eigentlich so große Angst?

Corona

Eine Intelligenzbestie unter den Viren

m das zu verstehen, möchten wir dich

in die Welt der Mikrobiologie entführen.

Denn die Welt, wie du sie kennst, mit all

den Tieren und Pflanzen, ist tatsächlich nur

die Hälfte dessen, was da draußen existiert.

Verborgen vor unseren Augen gibt es eine

Welt, die so fantastisch ist, dass selbst die

spannendsten Geschichten langweilig er-

scheinen.

Mikroorganismen und Viren können extrem

gefährlich sein und sind überall, meist sind

sie aber harmlos und extrem nützlich.

Infokasten 1

Genau genommen gibt es eine ganze Reihe von Coronaviren – die Forscher nen-

nen sie die Familie der Coronaviridae. Schon 1968 wurde sie nach ihrem Aussehen

benannt, dessen Form die Forscher an eine Sonnenkorona erinnerte, also den

Lichtkranz, der entsteht, wenn die Sonne verdeckt wird.

Das Virus, das Anfang 2020 die Welt erschütterte, heißt SARS-CoV-2 und löst die

Krankheit COVID-19 aus. Hier im Buch nennen wir es einfach das Coronavirus.

Man sieht dem schönen

Coronavirus nicht an, wie

gefährlich es sein kann.

IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

Infokasten 2

Coronaviren sind übrigens die Intelligenzbestien unter den Viren.

Ihre RNA-Kette ist besonders lang und speichert viele Informatio-

nen, daher gelingt es ihnen sogar, von einer Tierart zu einer

anderen zu „springen“. Die meisten Viren können das nicht, sie

sind spezialisiert auf eine bestimmte Tierart, manche sogar auf

ein bestimmtes Organ. Nur dafür haben sie einen Schlüssel,

doch dazu mehr im nächsten Kapitel.

as Coronavirus SARS-CoV-2 ist nicht das

erste Coronavirus, das es geschafft hat,

vom Tier in den Menschen zu gelangen.

Es gibt noch ein paar andere, z. B. HCoV-

229E, HCoV-OC43, HCov-NL63, HECoV

und HCoV-HKU1. Meist lösen Corona-

viren nur eine ungefährliche Erkältung

aus, doch manche können uns Menschen

sehr gefährlich werden: 2002/03 kam es

zur sogenannten SARS-Pandemie (siehe

Kapitel Was ist eine Pandemie?): Das Virus

SARS-CoV-1 hatte sich innerhalb weniger

Wochen in vielen Ländern ausgebreitet. Es

erkrankten zum Glück nur ca. 8.000 Men-

schen, aber fast jeder Zehnte davon starb

an einer schweren Lungenentzündung.

enauso wie Corona hatte die SARS-

Pandemie ihren Ausgangspunkt in China.

Vermutlich ist dafür die chinesische Kul-

tur und Lebensweise verantwortlich: Die

Menschen dort leben oft sehr eng mit den

Tieren zusammen, die sie essen oder ander-

weitig nutzen, und sie essen oft Wildtiere.

Manche davon tragen Viren in sich, die für

sie selbst ungefährlich sind, uns Menschen

aber krank machen können. Durch das

enge Zusammenleben von Tier und Mensch

kann es passieren, dass Viren von Wild-

tieren auf uns Menschen überspringen, im

Falle der Corona-Pandemie vermutlich von

Fledermäusen.

Wissenschaftler nennen das

eine Zoonose. Schon 2003, kurz nach der

SARS-Pandemie, hatten Forscher voraus-

gesagt, dass so etwas jederzeit wieder pas-

sieren kann, wenn Mensch und Tier so nah

beieinander sind. 2013 war es dann so weit,

ein Grippeerreger, der normalerweise nur

Vögel infiziert, sprang auf Menschen über.

Das Virus, genannt A/H7N9, infizierte in

Shanghai im Süden Chinas zwei Männer

und die sogenannte Vogelgrippe war ent-

standen.

Wir sind daher der Meinung, dass

es ein wichtiger Schritt wäre, Tiermärkte,

auf denen lebende Tiere gehandelt werden,

schon aus diesem Grund zu schließen.

usstest du, dass das Coronavirus und

alle anderen Viren überhaupt keine Lebe-

wesen sind? Tatsächlich sind sie so etwas

wie Nanoroboter, die nur darauf program-

miert sind, sich zu vervielfältigen. Das ist

alles!

u weißt sicher, dass Menschen, Tiere,

Pflanzen und Pilze aus kleinen Zellen auf-

gebaut sind. In jeder dieser Zellen gibt

es einen Zellkern, der einen Bauplan für

das gesamte Lebewesen enthält. Die For-

scher sprechen vom genetischen Code.

Doch kannst du dir vorstellen, dass sich

in diesem Code auch der Code von Viren

befindet? Sind wir alle also ein bisschen

Virus? Wir werden sehen!

Lebendtiermarkt in China;

ihre Schließung würde viel helfen.

IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

evor du weiterliest, müssen wir eine Sache

richtigstellen: Du hast auf Seite 13 ein tolles

Bild von einem Coronavirus gesehen. Aber

genau genommen ist das falsch, denn For-

scher bezeichnen ein Virus nur als Virus,

wenn es sich in einer Wirtszelle befindet

und dort sein oft zerstörerisches Werk ver-

richtet. Das, was du auf dem Bild gesehen

hast, ist ein Virion, es besitzt eine Schutz-

schicht, um in der freien Natur überleben zu

können. Diese Unterscheidung ist wichtig,

denn außerhalb der Zelle macht das Virion

praktisch gar nichts. Doch auf seiner Ober-

fläche sind kleine Strukturen, man nennt

sie Spikes (übersetzt heißt das „Nägel“ oder

„Stacheln“). Mit ihnen können sich Viren an

Zellen von Lebewesen festheften.

ber die Virionen haben ein echtes Pro-

blem, denn mithilfe dieser Spikes können

sie nur an ganz bestimmten Oberflächen

andocken. Das Coronavirus zum Beispiel

kann nur Oberflächen mit sogenannten

ACE2-Rezeptoren entern. Leider gibt es

diese Rezeptoren auf den Körperzellen vie-

ler Organe wie Lunge, Herz, Nasen-Rachen-

Raum, Niere, Magen und Darm. Besonders

viele gibt es auf Lungenzellen, deshalb kann

es zu einer Lungenentzündung kommen.

Ein anderes Beispiel ist das FSME-Virus. Es

kann nur an Nervenzellen andocken, und so

kommt es zu einer Gehirnhautentzündung.

Man könnte beide bedenkenlos auf die

Hand nehmen und mit ihnen spielen. Sie

wären nichts weiter als tote Staubkörnchen,

nur eben viel kleiner. Kommt dieses Staub-

korn aber an die richtigen Zellen, dann

klinkt es sich fest.

inmal an der Zelle angedockt, folgt Schritt

2: Als hätten sie einen Schlüssel, können

Virionen die Zellen „aufschließen“. Ist das

Viren

Geniale Nanoroboter

So in etwa sieht ein auf-

geschnittenes Coronavirus aus.

Die Spirale in der Mitte ist die

RNA mit dem Bauplan des Virus.

geschafft, bringen sie ihre RNA oder DNA

mit dem Bauplan zur Herstellung weiterer

Viren in die Zelle. Jetzt beginnt die eigent-

liche Arbeit als Virus: Mithilfe ihrer ganz

eigenen Helfer-Proteine übernehmen sie

die Zelle. Nun haben sie das Sagen und

machen die Zelle zur Brutstätte für weitere

Viren. Sind diese fertig gebaut, werden sie

als Virionen freigesetzt. Dabei können die

befallenen Zellen sogar platzen. Wissen-

schaftler nennen diesen Prozess übrigens

lytischen Zyklus.

Infokasten 1

Schlüssel-Schloss-Prinzip

Wie der Name schon sagt, passt hier etwas in etwas anderes hinein. Dazu musst

du wissen, dass jede biologische Zelle von einer Membran (siehe Kapitel

Die Ent-

stehung des Lebens

) umgeben ist. Diese Membran wirkt wie unsere Haut. Nun

müssen die Zellen aber mit ihrer Umgebung irgendwie im Austausch stehen.

Dazu helfen ihnen Proteine. Die sind eine Art winzige Maschinen, die bestimmte

Arbeiten verrichten, etwas bauen oder etwas von A nach B transportieren. Nun

hat jede Maschine, je nach Funktion, eine bestimmte Form, ein Traktor sieht

z. B. ja auch anders aus als eine Bohrmaschine. Eine Lungenzelle hat ganz spe-

zielle Proteine an ihrer Oberfläche und auch diese haben eine eindeutige Form,

an die die Spikes der Virionen genau passen. Das Schlüssel-Schloss-Prinzip fin-

dest du auch auf Seite 118/119 bei den Antigenen und Antikörpern.

ie neue Generation Viren hat es nun

leicht: Sie befindet sich bereits an der rich-

tigen Stelle, und so ist es für sie ein Kinder-

spiel, die Nachbarzelle zu übernehmen, und

so weiter. Die betroffenen Lebewesen –

dabei kann es sich um Menschen, Tiere,

Pflanzen, Pilze und sogar Einzeller han-

deln – haben dann ein echtes Problem, denn

die Zellen machen nicht mehr das, was sie

eigentlich sollen (siehe Infokasten 2).

ast du dich schon mal gefragt, was

eigentlich Leben ist? Vielleicht denkst du,

dass diese Frage leicht zu beantworten

ist, doch Gelehrte streiten sich vermut-

lich schon seit Jahrtausenden darüber und

keiner hat bisher eine eindeutige Antwort

gefunden. In der Biologie gibt es aber ei-

nige klare Regeln: Beispielsweise muss ein

Lebewesen Stoffwechsel betreiben. Genau

genommen bedeutet das nur, dass ein

lebender Organismus etwas nimmt und

irgendwie umwandelt. Wenn du zum Bei-

spiel etwas isst, gelangt die Nahrung in dei-

nen Darm und wird verdaut. Enzyme, das

sind kleine Maschinen in deinem Körper,

zerkleinern die Nahrung auf eine Größe,

die von deinen Darmzellen aufgenommen

werden kann. Von dort gelangen die einzel-

nen Bestandteile durch dein Blut zu deinen

Körperzellen. Hier werden sie verarbeitet.

Was übrig bleibt, wird abtransportiert und

als Stuhlgang, Urin oder von deinem Atem

aus dem Körper geschafft. (Wenn du wissen

willst, warum Abfall in deiner Atemluft ist,

schlage auf S. 178 nach!) Deine Nahrung

hat auf diesem Weg unzählige sogenannte

Stoffwechselprozesse durchlaufen.

as passiert, wenn du einen superleckeren

Schokoriegel auf einen Teller legst? Richtig,

gar nichts. Auch wenn er noch so lecker ist,

der Teller wird deinen Schokoriegel nicht

auffuttern, denn er ist nur ein toter Gegen-

stand. Virionen sind nichts anderes als

unser Teller, sie sind ein totes Etwas. Erst

wenn sie in eine lebende Zelle kommen,

betreiben sie Stoffwechsel, und darum sind

Viren auch keine lebenden Organismen.

Man kann sie als Miniroboter bezeichnen.

Viren sind offiziell keine Lebewesen!

IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

Infokasten 2

In der Lunge findet ein Austausch statt zwischen der Luft, die wir ein-

atmen, und dem Blut, das Gase durch unseren Körper transportiert.

Wenn unsere Lunge diese Arbeit aber nicht mehr machen kann, be-

kommen wir schlechter Luft und können sogar ersticken. Das ist das

Gefährliche am neuen Coronavirus, denn es befällt unsere Lunge.

Natürlich wehrt die sich und macht das, was sie immer tut, wenn

irgendwas nicht stimmt: Sie produziert kräftig Schleim, um alles, was

nicht in sie reingehört, nach draußen zu spülen. Dieser Schleim, aber

auch das geschädigte Gewebe, löst dann den Hustenreiz aus, den du

von Erkältungen kennst. Bei manchen Menschen schädigt das Virus

die Lunge so sehr, dass sie an eine Maschine angeschlossen werden

müssen, die ihnen beim Atmen hilft.

Viren attackieren unsere Körperzellen

und programmieren sie um, damit sie

mehr Viren herstellen.

Haben unsere Körperzellen

genügend Viren hergestellt,

lassen die Viren sie platzen.

Schon lange vor der Erfindung der

Kriegslist mit dem Trojanischen Pferd hatten

die sogenannten behüllten Viren etwas

ganz Ähnliches drauf.

Aufbau und Aussehen

enn man bedenkt, wie viele unterschied-

liche Viren es gibt, ist es eine ziemliche

Überraschung, wenn man sieht, wie einfach

sie gebaut sind. Im Prinzip bestehen Virio-

nen nur aus der Erbinformation in Form

von RNA oder DNA und einer Kapsel aus

Proteinen. Diese Kapsel nennt man übri-

gens Kapsid und Forscher können oftmals

schon an ihrem Aussehen erkennen, um

welche Viren es sich handelt und welche

Krankheit ein Virus auslöst. Der Krank-

heitserreger der Kinderlähmung sieht

zum Beispiel fast aus wie ein Würfel (ku-

bisch). Mumps und Masern sehen aus

wie kleine Zylinder (helikal). Die Bakterio-

phagen – das sind Viren, die Bakterien be-

fallen – sehen aus wie Raumkapseln (kom-

plex), du siehst sie auf Seite 24.

ennst du die Geschichte vom Troja-

nischen Pferd? Manche Viren verhalten

sich ähnlich und schaffen es dadurch,

unerkannt Lebewesen zu infizieren. Ihr

Trojanisches Pferd ist eine Hülle aus Zell-

membran, die sie sich von echten Körper-

zellen besorgt haben. Das Immunsystem

ihres Opfers nimmt nur die eigene Zell-

membran (siehe Kapitel Die Entstehung des

Lebens) wahr und erkennt nicht, dass sich

in der Membranblase die gefährlichen

Viren versteckt haben. Viren, die so etwas

können, nennt man behüllte Viren. Die

meisten in den letzten Jahrzehnten neu

aufgetauchten Viren, die die Menschheit

mit einer Pandemie bedroht haben, waren

solche behüllten Viren. Beispiele dafür sind

HIV, Influenza, Ebola und eben auch das

Coronavirus.

IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

Infokasten

Trojanisches Pferd

Beim Trojanischen Pferd handelt es sich um eine alte griechische Legende.

Nachdem die Griechen viele Jahre erfolglos gegen die Stadt Troja gekämpft

hatten, dachten sie sich einen Trick aus. Sie bauten ein großes hölzernes Pferd,

versteckten darin einige Soldaten und taten so, als würden sie aufgeben und

nach Hause segeln. Die Trojaner glaubten natürlich, sie hätten die Belagerung

überstanden. Vermutlich aus Neugier schleppten sie das vermeintlich un-

gefährliche Pferd in ihre Stadt. In der Nacht geschah das Unausweichliche: Die

Soldaten kletterten heimlich aus dem Pferd heraus und öffneten dann für ihre

zurückgekehrten Kameraden das Stadttor. Nun konnte Troja doch noch ein-

genommen werden. Seit jener Zeit bezeichnet man diese Art von Kriegslist als

ein Trojanisches Pferd.

Es gibt Viren, die

stehen der List

der alten Griechen

in nichts nach.

Vermehrung und Übertragungswege

iren können eigentlich nur eins: Zellen

besetzen und diese dazu bringen, die Viren

zu vermehren. Sie sind so gefährlich, weil

die Zellen dann nicht mehr das tun, was

sie eigentlich sollen. Dadurch entstehen

Krankheiten.

iren können uns nicht aktiv attackieren

wie eine Mücke oder Zecke, sondern wir

sind immer beteiligt, wenn es darum geht,

ein Virus zu bekommen. Im einfachsten

Fall atmen wir ein Tröpfchen ein, in dem

sich Virionen befinden. Forscher haben in

den letzten 200 Jahren keine Mühen ge-

scheut, um die Übertragungswege zu ver-

stehen. Ihnen war klar: Die beste Möglich-

keit, sich vor einer Ansteckung zu schützen,

ist, den Übertragungsweg zu unterbrechen.

nd die Forscher haben viel heraus-

gefunden, beispielsweise, dass Schnupfen,

Husten, Grippe, Röteln, Mumps, Wind-

pocken, Ringelröteln, Dreitagefieber und

Masern durch Tröpfchen

übertragen werden. Diese

gelangen an unseren

Mund, die Nase

oder die Augen

und machen uns krank. Andere Krank-

heiten wie Ebola, Kinderlähmung, He-

patitis (A, B und E) und Tollwut werden

dagegen durch Kontaktinfektion, oft auch

Schmierinfektion genannt, übertragen.

Dies geschieht zum Beispiel über Körper-

flüssigkeiten wie Schleim, Blut oder Stuhl-

gang. Bei der Tollwut bringt der Biss eines

Tieres die Keime direkt in den Körper,

bei anderen Krankheiten reicht manchmal

schon eine Berührung. Unsere Haut hat

oft kleine Verletzungen, die wir gar nicht

sehen. Durch diese Wunden gelangen

die Keime in unseren Körper. Haben wir

schmutzige Hände, mit denen wir uns am

Auge oder dem Mundwinkel kratzen, kann

es schon passiert sein. Es gibt aber auch

Krankheiten wie HIV oder Hepatitis B und

C, die durch direkten Blut- oder Schleim-

hautkontakt übertragen werden. Dies

kann durch eine Bluttransfusion, also eine

Übertragung von Blut eines Menschen auf

einen anderen, oder beim Geschlechtsver-

kehr passieren. Auch blutsaugende In-

sekten können Viren übertragen. Ein Bei-

spiel dafür hast du bereits kennengelernt:

Es ist das FSME-Virus, das von Zecken

übertragen wird und eine Gehirnhaut-

entzündung auslösen kann.

IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

Infokasten 1

Einen besonderen Übertragungsweg nimmt die Kusskrankheit, auch Pfeiffer-

Drüsenfieber genannt. Sie wird vom Epstein-Barr-Virus (EBV) verursacht. Wer

davon erwischt wird, bekommt Fieber und grippeähnliche Symptome und unter

den Achseln oder am Hals liegende Drüsen können dick werden, daher auch

der Name. Die Krankheit kann sich über Wochen hinziehen und manchmal

sehr unangenehm sein. Sie ist aber nicht weiter gefährlich. Besonders betroffen

sind Jugendliche nach der Pubertät, denn dann geht das mit dem Geknutsche

los, deshalb die Bezeichnung Kusskrankheit. Überleg mal, zu welchem der be-

schriebenen Übertragungswege das Virus gehört und was du tun kannst, um die

Krankheit nicht zu bekommen. (Antwort auf Seite 178)

Einfache Hygiene

wirkt, denn es

gibt nicht viele

Infektionswege.

atürlich werden nicht nur wir Menschen

von Viren attackiert, auch Pflanzen und

Tiere sind betroffen. Sogar winzige Bak-

terien werden von Viren befallen. Wenn

du dir unten das Bild mit dem Pantoffel-

tierchen, dem Bakterium und den Viren

ansiehst, dann hast du ungefähr eine Vor-

stellung davon, wie groß all diese Winzlinge

sind.

akteriophagen, also Viren, die Bakterien

befallen, haben sich noch einen ganz be-

sonderen Trick der Vermehrung ausge-

dacht: Während ihre Opfer gerade kräftig

wachsen, bewahren die Viren Geduld. Sie

warten so lange, bis sich das Bakterium teilt

(siehe Kapitel Das Leben von Bakterien),

und schon sind zwei Bakterien infiziert.

Aus zweien werden vier, aus vier werden

acht, aus acht werden 16 usw. Ohne Risiko

und Anstrengungen werden die Viren bei

der Teilung der Bakterien einfach mit ver-

mehrt. Die Wissenschaftler nennen diese

Art der Virusvermehrung übrigens den

lysogenen Zyklus. Haben die Bakterien

nichts mehr zu essen und hören auf, sich zu

teilen, hat die Stunde der Viren geschlagen:

Sie übernehmen die Zelle und bringen sie

dazu, mit letzter Kraft weitere Viren zu

produzieren und Kapseln für sie zu bauen.

Die Wissenschaftler nennen diese Art der

Virusvermehrung den lytischen Zyklus.

Alle Lebewesen haben mit Viren

zu kämpfen.

IM REICH DER MIKROBIOLOGIE

Links siehst du ein Pantoffeltier-

chen, ein winzig kleines einzelliges

Lebewesen, das es sogar im Wasser

einer Blumenvase gibt. Daneben im

Größenvergleich eine Bakterie –

in der Lupe erkennst du die

verschiedenen Viren.