Im Kampf gegen Viren PDF
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Doz. Dr. sc. Siegfrieq Kluge Dr. med. Waldemar Oehlke Prof. Dr. sc. Wolfgang Wittmann ImK ampgegfe nV iren U rania-V erlag Leipzig · Jena . Berlin Kluge, Siegfried: Im Kampf gegen Viren / Siegfried Kluge ; Waldemar Oehlkc ; Wolfgang Wittmann. [Zeichn.: Hasso Seyferth].--1. Aufl.- Leipzig ; Jensa. ; : Berlin : Urania-Verlag, 1987.--136 42 Ill. (Wir und die Natur) NE: 2. Verf.:; 3. Vcrf.:; GT ISBN 3-332-00103-5 1.Auflage 1987, 1. bis 10. Tausend Alle Rechte vorbehalten © Urania-Verlag Leipzig · Jena · Berlin, Verlag für populärwissenschaftliche Literatur, Leipzig 1987 VLN 212-475/27/87 · LSV 132 9 Lektor: Bernd Scheiba Einbandzeichnung: Gerd Ohnesorge Zeichnungen: Hasso Seyferth, Leipzig Typographie: Marion Krahmer Printed in the Gcrman Democratic Republic Satz und Druck: Gutenberg Buchdruckerei und Verlagsanstalt Weimar, Betrieb der VOB Aufwärts Buchbinderische Verarbeitung: Buchkunst Leipzig Best.-Nr.: 654 057 1 00780 Inhalt Schäden durch Viren 4 Viren als Feinde der Bakterien 6 Geschmälerte Ernte 8 Mehr Viren - weniger Milch, Fleisch und Eier 12 Nicht nur die Grippe ... 22 ... sondern auch Tumoren 42 Vom Bau und vom Leben der Viren 51 Wie werden Viren sichtbar gemacht? 51 Steckbrief der Viren 54 In der Zelle zum Leben erweckt - das Virus greift an 56 Überall und jederzeit: Viren 61 Den Viren den Kampf angesagt 62 Viren hinterlassen Spuren 62 Mit Wärme die Viren vertrieben 71 Von der Arbeit des Pflanzenzüchters 78 Vorbeugen ist besser als heilen 83 Der Impfstoff hilft 92 Gesundheitspaß für Pflanze, Tier und Mensch 113 Kann der Chemiker helfen? 120 Fachworterklärung 125 Weiterführende Literatur 133 Schäden durch Viren Viren bedrohen Mikroorganismen, Pflanzen, Tiere und den Men schen. Ganz im Sinne der Übersetzung des Wortes Virus = Gift verbinden die meisten Menschen mit dem Gedanken an Viren Schädlichkeit, Krankheit, Gefahr. Bücher und Zeitschriftenbeiträ ge, die sich mit Viren beschäftigen, tragen Titel oder Überschriften wie >>Viren - das geborgte Leben<<, >>Viren - ungebetene Gäste im Organismus« oder »Viren und Krebs«. Die Virologen sind dem nach Wissenschaftler, die den kleinsten Krankheitserregern von Mikroorganismen und Pflanzen, Tieren und dem Menschen auf der Spur sind. In vielfältiger Weise klären sie die Besonderheiten des Zusammenlebens von Viren mit ihren Partnern-wider-Willen, den Wirtsorganismen. Sie untersuchen die molekularen Mechanismen in Zellen nach dem Eindringen der Viren und verfolgen die Ant wort des Wirtes auf eine solche Attacke. Viel Arbeit und Ideen reichtum verwenden sie auf die Prophylaxe und Bekämpfung von Viruskrankheiten. Die von dem Chemiker Paul Waiden für einen herausragenden Wissenschaftler postulierten fünf großen G sind auch für die Arbeit des Virologen unerläßlich: Geist - Geduld - Genauigkeit - Glück - Geld. Die Geheimnisse der Natur auf diesem Gebiet zu lüften bedarf eines großen Aufwandes, erfordert teure Geräte und Chemikalien und vollzieht sich im Wettlauf mit der Zeit und zwischen den Forschungsgruppen. Lohnt sich der Aufwand? Diese Frage ist erst dann sachlich zu beantworten, wenn wir die Viren und ihr Verhalten kennen. Gehen wir der Frage nach! Da wir unter den Krankheiten des Menschen auch zahlreiche Viruserkrankungen, wie Röteln, Poliomyelitis (Kinderlähmung), Virushepatitis (ansteckende Gelbsucht) und Virusmeningitis (Hirn- 4 ···-=:�.:-'.�I\.1_ _. Abb. 1 Seele des Türstehers Rama und seiner Familie als die erste bild liche Darstellung eines an Poliomyelitis erkrankten Menschen um etwa 1500 v. u. Z. Kalkstein, 26,5 cm hoch, Glyptothek Ny Carlsberg Kopenhagen 5 hautentzündung), aber auch die Influenza (Grippe), finden, be steht ein dringendes Bedürfnis nach sachgerechter Behandlung und Heilung der Krankheiten. Voraussetzung dafür sind gute Kenntnis der Erreger und gezielte Maßnahmen dagegen. In Geld allein läßt sich der Nutzen einer erfolgreichen und zügigen Bekämpfung nicht ausdrücken, obwohl die Anzahl der Krankheitstage in der Wirt schaft zu Buche schlägt; ein Menschenleben aber bleibt unbe zahlbar. Der Virusbefall von Tieren und Pflanzen führt zu großen Schä den, insbesondere in der Landwirtschaft. Durch einen hohen Indu strialisierungsgrad in der Landwirtschaft erhöhen sich einerseits die Gefahren bezüglich der Ausbreitung von Viruskrankheiten, haben andererseits aber auch Vorbeugungs- und Bekämpfungs maßnahmen größere Erfolgschancen. Wirtschaftlich bedeutsam werden die virusbedingten Schäden auch in einem Bereich, der sich international in den letzten Jahren stark entwickelt hat und mit dem Begriff >>Biotechnologie<< umschrieben werden kann. Industriezweige, die Mikroorganismen als Produ zenten für Arzneimittel, Futtereiweiß, Biochemikalien, aber auch zur Milchsäure- und Bierproduktion verwenden, stehen vor dem Problem, daß >>ihre« Organismen (Bakterien, Pilze, Algen) von Viren befallen werden können, erkranken und damit das Produk tionsergebnis in Frage gestellt wird. Schon aus diesen wenigen Beispielen ist ersichtlich, daß es kei nen Bereich in unserem Leben gibt, in dem Viren dem Leben, d. h. ihren Wirtsorganismen, nicht auf der Spur wären. Mit ihnen fertig zu werden verlangt, sie zu kennen. Viren als Feinde der Bakterien Während uns einerseits Bakterien als Krankheitserreger entgegen treten, die wir vorrangig durch den Einsatz von Antibiotika gut bekämpfen können, gibt es auch Arten und Stämme, die für den Menschen wertvolle Produkte synthetisieren. Auch von den Hefen ist uns ein solches »zwiespältiges« Verhalten bekannt. Die Archäo logen sagen uns, daß die Herstellung alkoholischer Getränke, die Brot- und Bierherstellung, die Veredlung von Milch und Soja sowie Fermentationsverfahren zur Gewinnung von Gewürzmitteln lange vor der Zeitenwende bekannt waren. Bis in unser Jahrhundert hinein wurden Mikroorganismen aus schließlich nach den klassischen technologischen V erfahren zur Nahrungs- und Genußmittclbereitung oder -herstellung genutzt. 6 In den siebziger Jahren gelangen Kopplungsmanöver von aus tieri schen und pflanzlichen Zellen isoliertem genetischem Material mit solchem von Bakterienzellen, die nunmehr chemische Verbindun gen nach dem Willen des Menschen synthetisieren. So wird z. B. das für viele Diabetiker unerläßliche Insulin bereits von Bakterien in 1 000-1-Tanks produziert. An der Synthese weiterer gentechnisch erzeugter Produkte, insbesondere Pharmaka, wie Interferone und Wachstumshormone, wird intensiv gearbeitet, und die Anzahl ent sprechender Firmen ist ständig im Steigen begriffen. Zu den kon ventionellen biotechnologischen Verfahren treten somit - gefördert durch Möglichkeiten der Übertragung genetischen Materials (>>genetic engineering«) - neue Verfahren. Die Kultur von Mikroorganismen erfolgt in großen Behältern, sogenannten Fermentoren. Gelangen in eine solche Kultur trotz Vorsichtsmaßnahmen Viren, die die Mikroorganismen als Wirt benutzen können, befallen sie die Zellen und zerstören diese. Der wirtschaftliche Schaden liegt auf der Hand und ist - da offizielle Zahlen nicht bekannt sind - vielleicht anhand des Umfangs von bereits heute durch Mikroorganismen synthetisierten Produkten einzuschätzen. Tabe1l lMei krobPireoldlueki tni oJna pan Produkte Menge/Jahr Aminosäuren 30 000 t Enzyme: Amylase 11 100 t Proteasen 1 050 t Vitamine 7 000 t Gewürz- und Aromastoffe 250 t Steroidhormone 950 kg Daß den Viren der Mikroorganismen, insbesondere denen der Bakterien (Phagen genannt), heute eine viel größere Bedeutung beigemessen werden muß als je zuvor, hat mehrere Gründe. Erstens ist der Umfang der Produktion gestiegen, und zweitens wird nach neuen Verfahren produziert. Allein das unerläßliche Pasteurisieren der Milch (damit Ausschluß eines großen Teiles der in der Milch vorkommenden Mikroorganismen) hat dazu geführt, daß die für die Käsebereitung erforderlichen Milchsäurebakterien zugesetzt werden müssen. Wenn solche Starterkulturen trotz Vor sichtsmaßnahmen von Phagen befallen und die Zellen aufgelöst (lysiert) werden, verlangsamt sich zumindest der Produktionspro- 7 zeß, und das Endprodukt ist geschmacklich und im Aussehen we�t gemindert oder nicht verwendbar. Wie groß der Kreis der Viren ist, die wirtschaftlich bedeutsame Mikroorganismen (sogenannte Industriestämme) befallen, kann derzeit nicht abgeschätzt werden. Er wird aber in dem Maße wachsen, wie sich biotechnologische Produktionsverfahren neuer Industriestämme bedienen. Auf dem 6. Internationalen Virologen kongreß 1984 in Sendai (Japan) berichteten Wissenschaftler über etwa zwanzig industriell hochbedeutsame Phagen, die schwere Stö rungen in den Produktionsabläufen verursachen können. Geschmälerte Ernte Gegenwärtig kann ein Teil der Menschheit das Grundbedürfnis nach Nahrung nicht befriedigen. Die traurige Bilanz weist aus, daß in jedem Jahr etwa 15 Millionen Menschen verhungern. Zu den gegenwärtig rund 4,9 Milliarden Menschen, die auf unserem Erdball wohnen, kommen jährlich etwa 80 Millionen Menschen hinzu. Sie alle wollen und können essen, wenn die Güter der Erde gerecht verteilt, der Boden und die Umwelt sorgsam behandelt und die Erträge stabilisiert werden. Die Tabelle 2 zeigt, daß die Nahrungsgüterproduktion in den fortgeschrittenen Industriestaaten und im Weltdurchschnitt ins gesamt s-chneller wächst als der Nahrungsmittelbedarf. Wenden wir uns, dem Anliegen dieses Buches entsprechend, den durch Viruskrankheiten bedingten Verlusten zu. Nach wie vor trifft zu, daß wir das ernten, was uns Krankheitserreger und Schädlinge übriglassen; man rechnet mit etwa 80 % der mög- 1 ichen Ernte. Tabe2 l}liei hrWlaicchhset udmesBrre avltökee rdunegNs,a hmng111sitl1e bdearufnsdd eNra m/mgstgeürprodbui1ks8t9 5ii on0n/ (11a'ch[heS tale 0 ofF ooadn Adg riwlFtAuQRr oem,1 797) Bevölkerungs- Nahrungsmittel- Nahrun;:;smittd- zuwachs bedarf produktin:1 2,0 2,4 2,7 \X'elt (insgesamt) RGW-Länder, China, Jugoslawien, Albanien, 1,5 1,7 3,5 Nordkorea Übrige hochentwickelte 1,2 1,4 2,4 Industrieländer 2,4 3,4 2,6 Entwicklungsländer 8
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