Millionen neuer Mirkoben : Es regnet Gene und Viren
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Ein molekulares Schlaraffenland im Darm des Menschen: Die kolorierten Mikroben sind nur ein winziger Ausschnitt dessen, was die lebenswichtige Darmflora ausmacht. Bild: iStock
Unsere Um- und Innenwelt sehen Metagenomiker als Quelle unentdeckter Viren und Keime: Wie Big-Data-Biologen die Welt genetisch neu vermessen.
Was sich in den New Yorker Abwasserkanälen in den vergangenen zwei Jahren im Einzelnen zugetragen hat, wissen John Dennehy und seine Kollegen vom Biologie-Department im Stadtteil Queens nicht. Klar ist nur: Die Pandemie hat hier viel Neues, Unbekanntes hervorgebracht. Neue, bis dato noch nicht beschriebene Sars-CoV-2-Stämme tummelten sich im Abwasser. Zwischen Januar und Juni 2021 haben Dennehy und sein Team alle zwei Wochen Proben genommen. Sie waren als Vorposten nach der ersten, verheerenden Infektionswelle in den Untergrund geschickt worden. Inzwischen wusste man, dass das Pandemievirus, das im Jahr davor aus dem chinesischen Wuhan an die Ost- und Westküste der USA gelangt war, längst sein Gesicht verändert hatte. Neue Varianten mit einem Dutzend Mutationen und deutlich abweichenden Eigenschaften – höhere Infektiosität, schnellere Vermehrung – waren an verschiedenen Orten entstanden und hatten sich ausgebreitet: Alpha, Beta, Gamma, Delta, Epsilon, Kappa. Die Welt war hellhörig geworden, selbst die Virologen wurden von dem erstaunlichen evolutionären „Drive“, dem Veränderungsvermögen, des Coronavirus überrascht.
„Kryptische Virenlinien“
Auch Dennehy und seine Kollegen mussten nach Ungewöhnlichem nicht lange suchen. In den Abwasserproben fischten sie mit ihren molekularen Filtern unzählige Genschnipsel auf, die eindeutig dem zuerst in Wuhan beschriebenen RNA-Virus zuzuordnen waren und dann doch wieder nicht. Viele Mutationen waren zwar bei Patienten in den New Yorker Covid-Kliniken nach den inzwischen vermehrt durchgeführten Sequenzanalysen bekannt geworden, doch es blieb ein Rest, den die Forscher als „kryptische Virenlinien“ bezeichneten. In Labortests, in denen die Funktion der ungewöhnlichen Gensequenzen untersucht werden sollte, zeigte sich, dass das Coronavirus sein Wirtsspektrum im ersten Pandemiejahr offensichtlich stark erweitert hatte: Mit den veränderten Spike-Proteinen auf der Oberfläche konnte es nicht nur Zellen von Menschen, sondern auch von Ratten und Mäusen befallen.
Außerdem wurden Mutationen entdeckt, die in der erst viele Monate später beschriebenen und heute dominanten Omikron-Variante vorkommen. Mit den entsprechenden Oberflächenmolekülen ausgestattete Laborviren – sogenannte Pseudoviren – waren gegen Antikörper resistent. Auch ganz und gar rätselhafte und bis heute in ihren Eigenschaften nicht geklärte Genschnipsel wurden in großer Zahl in den Abwasserproben gefunden und beschrieben. Ob sie aus einem bisher unbekannten Tier-Reservoir stammen oder von Covid-19-Patienten, deren Viren durch das gezwungenermaßen lückenhafte Sequenzierraster gefallen waren – es bleibt auch in der Auswertung unbeantwortet, die von den New Yorker Biologen nun in einer Veröffentlichung der Zeitschrift „Nature Communications“ vorgelegt wurde.
