In der Natur kommen zahlreiche Viren vor, doch von der Vielfalt dieser Erreger ist bislang nur ein Bruchteil bekannt. Erforscht sind vor allem solche Viren, die uns Menschen, unsere Haustiere oder unsere Nutzpflanzen krank machen. Gelegentlich gibt es zudem virologische Forschungen zu Tieren wie Fledermäusen, die dafür bekannt sind, besonders vielen Viren ein Reservoir zu bieten. Viele weitere Viren sind aber wahrscheinlich bislang unbekannt, bergen aber ein potenzielles Risiko, da sie durch Mutationen plötzlich in der Lage sein könnten, Menschen zu infizieren.
Analysen mit Hochleistungsrechnern
Ein Team um Chris Lauber vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Hannover hat nun eine neue Methode genutzt, um bisher unbekannten Viren auf die Spur zu kommen. Mit Hilfe von Hochleistungsrechnern analysierte das Team mehr als 269.000 Datensätze aus einer großen Bioinformatik-Datenbank, die genetische Daten zahlreicher Wirbeltiere enthält. Dabei fokussierten sich die Forschenden auf Tiere, die mit Viren infiziert waren, sodass die gespeicherten Daten auch virales Erbmaterial umfassten.
Ein besonderes Augenmerk legten sie auf sogenannte Nidoviren. Dabei handelt es sich um eine weit verbreitete Gruppe von Viren, deren Erbgut aus einem einzelnen RNA-Strang besteht. Auch Coronaviren zählen zu dieser Gruppe. „Wir haben mit einem neuen computergestützten Analyseverfahren bei unterschiedlichen Wirbeltieren von Fischen bis hin zu Nagetieren 40 bislang unbekannte Nidoviren entdeckt, darunter auch 13 Coronaviren“, berichtet Co-Autor Stefan Seitz vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg. „Dass wir auf einen Schlag derart riesige Datenmengen analysieren können, eröffnet ganz neue Perspektiven.“
Genetische Tauschbörse
So stellte das Team fest, dass zahlreiche Wirbeltiere mit mehreren Viren zugleich infiziert sind. Das bietet den Viren die Chance, ihr Erbgut zu kombinieren und auf diese Weise neue Eigenschaften zu erlangen. Besonders oft stießen die Forschenden bei Fischen auf dieses Phänomen. „Offenbar findet bei den von uns entdeckten Nidoviren in Fischen relativ häufig ein Austausch von Genmaterial zwischen verschiedenen Virusarten statt“, sagt Seitz. Stammbaumanalysen zeigen, dass sich durch den Genaustausch häufig das stachelförmige Spikeprotein auf der Oberfläche der Viren verändert, mit dem diese an ihre Wirtszellen andocken. Die Viren können dadurch beispielsweise ihre Virulenz steigern oder die Fähigkeit entwickeln, neue Wirte zu befallen.
„Eine genetische Tauschbörse, wie wir sie bei Fischviren gefunden haben, wird es vermutlich auch bei Säugetierviren geben“, sagt Seitz. „Unsere Studie deutet darauf hin, dass der Genaustausch zwischen verschiedenen Nidovirus-Spezies aus unterschiedlichen Virusfamilien häufiger vorkommt als bisher angenommen und zu abrupten genomischen Innovationen führen kann, die wiederum Wirtssprünge sogar über die Grenzen von Wirbeltierklassen hinweg erleichtern könnten.“
