Ein Glücksfall in der Evolution

Wozu Viren nützlich sind

Eine Vielzahl von Krankheiten können durch Viren verursacht werden. Wir erhalten die unsichtbaren Unheilsbringer ungeahnt und geben sie ungewollt weiter. Viren gelten als Geißel der Menschheit. Inzwischen glauben Forscher jedoch, dass es ohne Viren den Menschen gar nicht gäbe. Haben Viren auch ihre guten Seiten?

DNA-Strang
DNA-Strang Quelle: ,Getty Images

Im Jahr 2007 verkündeten Forscher, das menschliche Erbgut sei vollständig entschlüsselt. Doch nur ein Bruchteil der DNA schien von Bedeutung zu sein. Der Rest galt als unnützer "Schrott". Inzwischen haben Wissenschaftler die Herkunft von etwa neun Prozent der vermeintlichen "Schrott-DNA" ans Tageslicht gebracht: Sie stammen von Viren. Doch was machen die Viren-Gene in unserem Erbgut? Sind sie mehr als nutzlose Überbleibsel uralter Infektionen? So viel Ballast hätte die Evolution doch längst aussortiert.

Virus-Infektion als Evolutionsmotor

Alle Viren haben eine Gemeinsamkeit: Sie brauchen Wirtszellen für ihre Vermehrung. Dazu müssen sie ihre Programme in deren Erbgut einschmuggeln. Dort können die Viren-Gene lange unbemerkt ruhen. Inzwischen nehmen einige Wissenschaftler an, dass Virus-Gene eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Säugetiere spielten, ja, dass es ohne Virus-Infektionen in der Entwicklungsgeschichte des Lebens überhaupt keine lebendgebärdenden Säuger gäbe und damit auch nicht uns Menschen. Eine aufregende These, doch was ist dran?

Auf eine erste heiße Spur stießen Forscher, die das Wunder von Schwangerschaft und Geburt besser verstehen wollten. Sie analysierten die Gene, die im Verlauf der Schwangerschaft eine Rolle spielen. Und sie stießen bei allen untersuchten Schwangeren auf aktive Viren-Gene. Das Viruserbgut musste also eine Bedeutung haben. Bei genetischen Fingerabdrücken anhand von Gewebeproben aus einer frühen Phase der Schwangerschaft fand man immer wieder die gleichen Viren-Gene, die in der Plazenta aktiv waren.

Versuch mit schwangeren Schafen

Zwei Schafe unter Schäfchenhimmel
Zwei Schafe Text 4 Quelle: ,ap

Ein Experiment soll Klarheit bringen: Was passiert, wenn man die Virus-Gene ausschaltet? Für ihren Versuch wählen die Forscher 20 schwangere Schafe aus. In der Phase, in der die Einnistung des Embryos bevorsteht, verabreichen sie den Tieren eine Spritze in die Gebärmutter. Die Substanz ist für das Schaf ungefährlich, schaltet aber das Virus-Gen aus. Im Embryo blockiert der Wirkstoff gezielt Kopien des Virus-Gens, das normalerweise in der Plazenta aktiv ist.

OP: Spritze in die Gebährmutter von einem Schaf
OP Schafe Text 4 Quelle: ,National Geographic

Die Folge ist, dass das Produkt dieses Gens, das normalerweise in der Plazenta aktiv ist, nicht mehr gebildet wird. Mehrere Tage später untersuchen die Forscher die Versuchstiere erneut. Das Ergebnis: Bei keinem Schaf hat sich der Embryo in die Gebärmutter eingenistet. Offensichtlich ist die Aktivität des Virus-Gens von entscheidender Bedeutung für den Kontakt zwischen der Mutter und dem neuen Organismus.

Ein glücklicher Zufall

Graphische Darstellung: Virus dringt in Eizelle ein
Virus in Eizelle Text 4 Quelle: National Geographic

Bestimmte Viren sind nicht nur für die Fortpflanzung von Schafen entscheidend. Bei allen bisher untersuchten höheren Säugetieren sind ein bis zwei Gene bei der Ausbildung der Plazenta beteiligt, die ursprünglich von Viren stammen, also Viren-Gene sind. Sie vermuten, dass die Infektion durch spezielle Viren die Entstehung einer Plazenta überhaupt erst möglich machte. Ein Glücksfall im Verlauf der Evolution.

Und so könnte es gewesen sein: Vor über 120 Millionen Jahren schlich sich bei einem sehr frühen genetischen Vorfahr ein Virus ins Erbgut ein. Der Virus gelangte vermutlich in ein Spermium oder eine Eizelle. Ein Zufall, der dazu führte, dass sich seine Informationen weitervererbten. Verschiedene Säugetierarten haben so in ihrer Entwicklungsgeschichte unterschiedliche Viren in ihr Erbgut aufgenommen und für die Ausbildung einer Plazenta umfunktioniert.

Aktives Virus-Programm

Bauch einer Schwangeren
Schwangere Quelle: dpa

Auch im Stammbaum des Menschen lassen sich zwei solche Gene finden. Bei schwangeren Frauen sind beide (diese) Gene aktiv und helfen, eine entscheidende Hürde bei der Schwangerschaft zu nehmen, so die Theorie einiger Forscher. Denn das Erbgut eines Embryos stammt zur Hälfte vom Vater. Deshalb ist er für den Körper der Mutter ein Fremdkörper. Damit der Embryo nicht abgestoßen wird, muss er sich am mütterlichen Immunsystem "vorbeischmuggeln". Hier kommen die Viren-Gene ins Spiel: Ihre Programme halten die Immunabwehr der Mutter in Schach.

Doch das ist noch nicht alles: Nur dank der Viren-Gene kann sich der Embryo in der Gebärmutter einnisten. Die verschmelzenden Zellen bilden eine dünne Schutzschicht zwischen Embryo und Mutter. Auch dies ist ein Programm der einst eingeschmuggelten Viren-Gene. Aus der Schutzschicht entwickelt sich die Plazenta, auch Mutterkuchen genannt. Sie ist gerade so durchlässig, dass Nährstoffe und Sauerstoff passieren können, nicht jedoch Immunzellen aus dem Körper der Mutter. Auf diese Weise kann sie das Ungeborene versorgen und gleichzeitig schützen. So hat der Mensch sich noch viele weitere uralte Viren-Gene zu Nutze gemacht. Ohne sie wären wir nicht das, was wir heute sind.

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