Mit den weltweiten Nachrichten über die Coronavirus-Pandemie ist das kollektive Wissen und Interesse der Gesellschaft an Viren gestiegen. Aber wer hat das erste Virus entdeckt? Woher wussten sie, wonach sie suchen mussten? Warum sind Viren so gut in dem, was sie tun?
Viren sind sehr merkwürdige Geschöpfe. Sie sind extrem kleine Lebewesen, sogar kleiner als Bakterien. Sie können sich ohne die Hilfe eines lebenden Wirts nicht bewegen oder vermehren. Es wird zwar immer noch darüber diskutiert, aber manche sagen, dass diese Eigenschaft der Viren sie technisch gesehen von der Eigenschaft „lebendig“ disqualifiziert, da sie zwei der fünf wissenschaftlichen Bedingungen für Leben ablehnen. Viren, die keinen Wirt infizieren, gelten im Wesentlichen als inaktiv oder „träge“, werden aber nach einer Infektion im Wirt aktiv. Viren sind aufgrund ihres einzigartigen biologischen Aufbaus zu dieser Art von Verhalten fähig.
Viren sind die ultimativen Reisenden und haben daher die Kunst des effektiven „Verpackens“ gemeistert. Ein Virus hat eine besondere Art von „Reisegepäck“, das es immer bei sich trägt: ein Genom, das Informationen kodiert (dies kann DNA oder RNA sein), zusammen mit einer Proteinhülle, die die genetischen Informationen schützt, genannt Capsid. Das Kapsid ist dafür verantwortlich, dass ein Virus an eine Zelle binden und in diese eindringen und den Wirt infizieren kann. Manchmal sind Kapside von einer fettigen, öligen Schicht bedeckt, die aus der Zellmembran der Wirtszelle besteht. Dies wird als „Hülle“ bezeichnet. Viren mit Hüllen (wie COVID-19) sind besonders anfällig für Seife, da sie diese fettige Schicht auflöst.
Viren infizieren einen Wirt, indem sie in Zellen eindringen und ihre eigenen Gene in das Genom des Wirts einfügen. Dann tritt das Virus in eine Ruhephase ein und nutzt die vom Wirt bereitgestellten Ressourcen, um weitere Viren zu produzieren. Schließlich platzt entweder die Zelle und die Viren entkommen, oder sie „knospen“ in winzigen Bläschen, die aus Teilen des Zellinneren bestehen. Bei all diesen einzigartigen Merkmalen und Tarnungen ist es kein Wunder, dass Wissenschaftler bis ins 19. Jahrhundert brauchten, um die erste Entdeckung eines Virus zu machen, und selbst dann waren sie sich noch nicht sicher, was sie gefunden hatten!
Dmitry Ivanovsky war 1887 noch Student, als er seine Arbeit über die Tabakmosaikkrankheit (später in Tabakmosaikvirus umbenannt) begann, die zur ersten Entdeckung des Virus führte. Die Krankheit schien die Tabakpflanzen schon früh in ihrem Wachstumszyklus zu befallen und trat am häufigsten bei Tabakpflanzen in Holland auf, wo sie ein grünes und braunes Mosaikmuster auf den betroffenen Blättern verursachte. Iwanowski begann seine Forschungen mit der Wiederholung und Überprüfung der von Adolf Mayer durchgeführten Experimente, bei denen er kranke Blätter entnahm, ihren Saft abzapfte und diesen Saft in eine Reihe gesunder Pflanzen injizierte. Bis zu 80 % der gesunden Pflanzen wurden bei diesen Experimenten infiziert.
Ivanovsky begann, dieses Experiment zu erweitern. Er entdeckte, dass Tabakpflanzen an der Krankheit erkrankten, wenn er abgestorbene Blätter in der Erde zerkleinerte, aber nicht, wenn er kranke Pflanzen neben gesunden anbaute. Iwanowsky vermutete ursprünglich, dass die Krankheit bakteriell bedingt war, und entwarf daher ein Experiment, bei dem der kranke Saft einer Tabakpflanze durch die Chamberlin-Kerze gefiltert wurde (ein unter Druck stehendes Rohr mit einem Keramik-/Porzellanfilter, der nachweislich Bakterien herausfiltert und ähnlich wie ein moderner Wasserreiniger funktioniert). Nach dem Filtern des Saftes spritzte Ivanovsky den Saft in gesunde Tabakblätter. Als die gesunden Pflanzen Anzeichen einer Infektion zeigten, bewies Ivanovsky, dass die bakterielle Filterung des Pflanzensafts die Krankheit nicht verhinderte und dass es sich bei dem infektiösen Organismus um ein Bakterium handeln musste, das man zuvor noch nie gesehen hatte. Indem er versuchte, den mysteriösen Erreger auf bakteriellem Lebensmittelgel, Agar genannt, zu züchten, erbrachte Iwanowski zudem den Beweis, dass der Erreger, der die Tabakpflanzen infizierte, eher ein Partikel als eine Flüssigkeit war. Er kam zu dem Schluss, dass die Krankheit eher von einem Lebewesen oder einem großen Molekül verursacht wurde, das nicht durch den Boden wanderte oder leicht in Zellen eindringen konnte.
Ivanovsky schloss seine Forschungen zu diesem Thema ab und stellte seine Behauptung in seiner 1902 veröffentlichten Dissertation „Concerning the Mosaic Disease of the Tobacco Plant“ auf. Dmitry kam in seiner Arbeit zu drei Hauptaussagen: 1) Der Saft erkrankter Pflanzen war infektiös, 2) wenn der infizierte Saft erhitzt wird, ist er nicht mehr infektiös (Hitze denaturiert die RNA und die Proteine der Viren und tötet sie im Wesentlichen ab, daher macht dies Sinn) und 3) „dass, in Anbetracht der Abwesenheit von Pilzen und anderen Parasiten, eine Infektion durch Bakterien“ die Krankheit verursachen kann.
Ja, Sie haben richtig gelesen. Sogar Dmitry Ivanovsky selbst war der Meinung, dass die Ursache der Tabakmosaikkrankheit eine „Mikrobakterie“ oder ein von dem bakteriellen Erreger abgesondertes Toxin sei. Erst als die technologischen Fortschritte Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts es den Wissenschaftlern ermöglichten, die ersten Bilder von Viren aufzunehmen, waren wir in der Lage, das Tabakmosaikvirus sichtbar zu machen und zu identifizieren und es so von anderen Lebewesen wie Bakterien, Parasiten und Pilzen zu unterscheiden.
Seit ihrer Entdeckung haben Viren den Ruf, zunehmend trügerisch zu sein, aber es ist der frühen Arbeit von Dmitry Ivanovsky (und Adolf Mayer) zu verdanken, dass Wissenschaftler in der Lage sind, Viruskrankheiten zu verstehen und die Suche nach lebensrettenden Impfstoffen für unheilbare Krankheiten wie COVID-19 und andere, die Gesellschaften auf der ganzen Welt betreffen, fortzusetzen.
Zusätzliche Referenzen
https://www.britannica.com/biography/Dmitry-Ivanovsky
https://www.apsnet.org/edcenter/apsnetfeatures/Documents/2008/Ivanowski1892.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC408320/pdf/bactrev00200-0002.pdf
1203660cookie-checkWie haben wir den ersten Virus entdeckt? Die Wiederherstellung der Ursache der Tabakmosaikkrankheit durch Dimitri Ivanovsky führte schließlich zur Entdeckung des ersten Virus.