Einige Erreger rufen schwere Krankheiten wie Cholera, Pocken, Tuberkulose, Malaria und AIDS hervor, andere dagegen selten mehr als harmlose Unpäßlichkeiten, etwa einen Schnupfen oder einen rauhen Hals. Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, daß es mehrere Faktoren für die Ausbildung dieser unterschiedlichen Gefährlichkeit – der Virulenz – gibt, darunter die Art der Übertragung sowie die Überlebenszeit des Keimes außerhalb eines Wirtsorganismus. Auch das menschliche Verhalten spielt möglicherweise eine bedeutende, bisher allerdings kaum beachtete Rolle bei der Evolution von Krankheitserregern, da es häufig Weg und Geschwindigkeit der Weitergabe bestimmt.

Verstünde man die Mechanismen, die Veränderungen in der Virulenz bewirken, ließe sich das gezielt zur Vorbeugung nutzen. So vermochten Evolutionsbiologen durch Untersuchung solcher Variablen bereits bei mehreren übertragbaren Erkrankungen des Menschen – darunter Cholera, Bakterien-Ruhr und AIDS – die Muster der Morbidität und Mortalität vorherzusagen, also wo und wie oft eine Krankheit in einem bestimmten Zeitraum in einer Population auftritt und tödlich endet. Mittels eines solchen evolutionären Ansatzes kann die medizinische Forschung möglicherweise alternative Entwicklungswege von Krankheitserregern voraussehen und Maßnahmen zur Behandlung sowie zur Beeinflussung des Sozialverhaltens darauf abstimmen. Vielleicht gelingt es sogar, virulente Keime zu veranlassen, sich zu harmloseren zu entwickeln.

Evolutives Wechselspiel

Noch vor kurzem herrschte verbreitet die Meinung, die Beziehungen zwischen Parasiten und ihren Wirten – und damit auch zwischen Krankheitserregern und ihren befallbaren Organismen – veränderten sich im Laufe der Evolution letztlich auf eine friedliche Koexistenz hin. Diese – ungerechtfertigte – Ansicht beruhte auf der Überlegung, daß Parasiten, die ihren Wirt nicht schädigen, langfristig die besten Überlebenschancen haben: Sie gedeihen, weil es die Organismen tun, auf die sie angewiesen sind.

Einige Biologen sind jedoch zu einem anderen Schluß gekommen. Der Evolutionstheorie zufolge kann das Beste für eine Spezies durchaus verschieden sein vom Besten für die ihr angehörenden Individuen; und was für jene am vorteilhaftesten ist, läßt sich daran bestimmen, welche Gene und damit Merkmale sich jeweils am erfolgreichsten in der Population ausbreiten. Selbst wenn ein Erreger sich so stark vermehrt, daß die Betroffenen schwer erkranken, können seine wirtsschädigenden genetischen Anweisungen sich immer noch gegen die weniger beeinträchtigenden eines nicht so aggressiven Konkurrenten durchsetzen; Voraussetzung ist, daß seine Übertragungschancen sich durch die stärkere Vermehrung mehr erhöhen, als sie sich infolge Erkrankung oder gar Tod der Befallenen verschlechtern.

In diesem Szenario besteht zwar die Möglichkeit, daß die Wirtsart am Ende ausstirbt – und mit ihr jede Art, die zum Überleben ausschließlich auf sie angewiesen ist. Dennoch verhindert dieses Risiko nicht, daß sich die virulenteren Gene innerhalb der Erregerpopulation ausbreiten.

All dies legt nahe, daß die Virulenz mit der jeweiligen Übertragungsweise zusammenhängt. Beeinträchtigt die Erkrankung der Opfer die Weitergabe der Erreger, so sollten diese sich der Evolutionstheorie zufolge in Richtung weniger schwerer Auswirkungen entwickeln; ist das jedoch nicht der Fall, könnte ihnen eine raschere Vermehrung, obgleich die Erkrankung schwerer wird, einen Wettbewerbsvorteil bringen.

Nehmen wir zum Beispiel die Schnupfenviren (Rhinoviren), deren Opfer möglichst mobil bleiben müssen. Sie infizieren die Schleimhäute des Nasen-Rachen-Raumes und rufen die allbekannte Erkältung hervor. Ihre Nachkommenschaft wird beim Niesen regelrecht versprüht oder gelangt unter Umständen beim Naseputzen an die Hände und dann weiter an alles, was man berührt. Ein anderer Mensch kann die Viruspartikel einatmen oder sie – wenn er etwa nach einem Händedruck sich später die Nase reibt – quasi auf dem richtigen Nährboden aussäen.

Für beide Übertragungswege ist unerläßlich, daß der Wirt mit weiteren potentiellen Wirten zusammenkommt. Vermehrt sich der Keim so stark, daß sein Opfer sich zu schlecht fühlt, um das Haus zu verlassen, werden Abertausende von Rhinoviren, die an diesem Tag abgegeben werden, in einer für sie feindlichen Umwelt absterben. Einige wenige können vielleicht durch die Infektion eines Familienmitglieds überleben, aber eine solche Übertragung ist nicht sonderlich effizient, besonders wenn auch das neue Opfer das Bett hüten muß. Für die Rhinoviren verbessert sich mit der Mobilität des Verschnupften die Chance der Verbreitung. Es ist für sie also günstig, daß ihre Vermehrung auf einzelne Zellen inmitten unbefallener Nasenschleimhaut beschränkt und ihre Virulenz entsprechend gering bleibt.

Gefährliche Vehikel

Das Gegenteil kann geschehen, wenn pathogene – krankmachende – Organismen von einem sogenannten Vektor, beispielsweise Stechmücken, übertragen werden. Selbst wenn ein solcher Erreger sich so stark vermehrt, daß er sein Opfer matt setzt, kann er immer noch seine Gene weitergeben: Der Vektor transportiert die Nachkommenschaft zu neuen Empfängern. Die Erkrankung kann die Verbreitung sogar noch erleichtern, weil der Patient sich dann schlechter der Mückenstiche zu erwehren vermag.

Mit ihren Vehikeln gehen Krankheitserreger dagegen in der Regel schonend um, selbst wenn sie sich darin ebenfalls vermehren. Eine in schwerem Fieber delirierende Anopheles-Mücke zum Beispiel wäre kaum imstande, Plasmodien – die Malaria verursachenden parasitischen Einzeller – wirkungsvoll auf neue menschliche Opfer zu übertragen (Bild 2 unten).

Sich im Wirbeltier-Wirt stark zu vermehren und darin auszubreiten ist für jene Krankheitserreger günstig, die durch Vektoren übertragen werden. Sie erreichen gewöhnlich höhere Konzentrationen als weniger gefährliche Formen, und dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, daß ein beißendes oder saugendes Insekt eine infektiöse Dosis aufnimmt. Würde ein solcher Erreger sich nicht im ganzen Körper, also systemisch ausbreiten, könnte etwa im Falle der Malaria eine Mücke ihn nur dann aufnehmen, wenn sie dicht an der Stelle sticht, an der eine andere den Patienten ursprünglich infiziert hat.

Die medizinische Literatur bietet hinreichend Indizien für diese Tendenzen. So sind Erreger, die durch beißend-saugende Gliederfüßer übertragen werden, für Menschen besonders gefährlich: Die Infektion ist gewöhnlich häufiger tödlich als die mit Erregern, die direkt übertragen werden (Bild 2 oben und Mitte). Die Schwere von Erkrankungen wie Malaria, Gelb- und Fleckfieber oder Schlafkrankheit läßt sich somit als eine evolutionsbedingte Folge der Übertragung durch Vektoren erklären. Aber es gibt Ausnahmen von dieser Regel: Einige direkt übertragene Erreger – darunter das (mittlerweile durch Impfschutz ausgerottete) Pockenvirus und der Tuberkelbazillus – verursachen nicht selten tödliche Infektionen. Eine mögliche Erklärung für ihre Virulenz bietet die sogenannte Abwarte-Hypothese (englisch sit-and-wait). Statt sich eines Vehikels zu bedienen, um von einem darniederliegenden Patienten zu einem neuen Empfänger zu gelangen, kann ein Erreger auch einfach abwarten, bis ein potentieller Wirt zufällig auf ihn trifft – er muß dazu freilich imstande sein, längere Zeit in der Umwelt zu überstehen. Wie die von Vektoren übertragenen profitieren auch solche Keime von einer starken Vermehrung in ihren Wirten und verlieren nur wenig durch das Lahmlegen ihrer Opfer. Entsprechend müßten derart abwartende Krankheitserreger besonders virulent sein.

In der Tat sind jene, die Wochen oder gar Jahre ohne Wirt überdauern können, gewöhnlich die oft tödlichen (das Pockenvirus beispielsweise, das mehr als ein Jahrzehnt auszuharren vermag, ließ jeden zehnten Infizierten sterben). Diese Tendenz hat sich vor kurzem in einer von mir und meinem Studenten Bruno Walther durchgeführten Studie über Kei- me bestätigt, welche die menschlichen Atemwege befallen. So sind die Erreger von Tuberkulose und Diphtherie, die Wochen bis Monate in der Außenwelt überstehen, entsprechend gefährlich. Die meisten anderen pathogenen Organismen sterben in der Regel nach Tagen oder nur Stunden außerhalb eines Wirts ab; sie sind tendenziell weniger schädlich, mit nicht einmal einem Todesfall auf 10000 Infizierte.

Verseuchtes Trinkwasser

Wie schon angedeutet, dürfte auch das menschliche Verhalten die Virulenz beeinflussen. Das Auftreten von Antibiotika-Resistenzen zeigt, daß Mikroorganismen – in diesem Falle Bakterien – sich unter dem Druck von Bekämpfungsmaßnahmen schnell abwandeln können. Der Einsatz von Medikamenten ist jedoch nicht der einzige Anlaß für Modifikationen. Gewisse menschliche Aktivitäten erzeugen sogenannte kulturelle Vektoren – ein Gemisch von sozialen, verhaltens- und umweltbedingten Faktoren; durch sie gelangen Erreger von bettlägerigen Infizierten zu anfälligen Empfängern.

Beispielsweise sollte die Virulenz durchfallerzeugender Keime deren verhängnisvolle Neigung widerspiegeln, sich wirkungsvoll über das Trinkwasser zu verbreiten. Wie von Insekten übertragene Erreger haben auch sie durch die Immobilisation ihrer Opfer unter Umständen wenig zu verlieren. Kann infektiöser Stuhl direkt oder indirekt – etwa durch die Waschbrühe von damit verunreinigter Kleidung und Bettwäsche – ins Trinkwasser gelangen, so vermag selbst ein bettlägeriger Patient viele andere Menschen anzustecken (Bild 1).

Bei einer Sichtung der Fachliteratur über bakterielle Durchfallerkrankungen fand ich tatsächlich einen Zusammenhang zwischen der Häufigkeit der Übertragung durch Wasser und der Sterblichkeit Infizierter (Bild 3). Die Indizien stützen die Vorstellung, daß diese Art der Weiterverbreitung eine gesteigerte Virulenz nach sich zieht. Die Schwere von Bauchtyphus, Cholera und den schlimmsten Formen der Bakterien-Ruhr läßt sich daher als evolutionsbedingte Folge der Übertragung durch Wasser erklären.

Wenn ein solcher Infektionsweg hochgradig virulente Bakterien begünstigt, folgt zugleich, daß eine entsprechende Trinkwasserhygiene die Virulenz senken sollte, weil die Erreger von einer schnellen Vermehrung keine großen Vorteile mehr hätten. Ein solcher Trend läßt sich wirklich belegen: Als in den fünfziger und sechziger Jahren in Gebieten Indiens, wo Cholera regelmäßig vorkommt, für saubereres Trinkwasser gesorgt wurde, verdrängte der schwächere Biotyp eltor (zuerst entdeckt in El-Tor, einem Quarantänelager für Mekka-Pilger am Roten Meer) die gefährlicheren klassischen Cholera-Vibrionen, den Biotyp cholerae. In Bangladesch jedoch, wo der Unabhängigkeitskrieg und permanente organisatorische und wirtschaftliche Schwierigkeiten die Maßnahmen verzögert haben, hält sich der klassische Erreger Vibrio cholerae cholerae.

Ein ähnlicher Wandel vollzog sich unter den drei Verursachern der Bakterienruhr. In allen Ländern, für die ausführliche Aufzeichnungen existieren, verschwand die gefährlichste Art – Shigella dysenteriae – fast völlig, so regional die Trinkwasserversorgung verbessert wurde; dafür gewann die mäßig virulente Art S. flexneri die Oberhand. Sie wurde mit zunehmenden Fortschritten bis zur völligen Reinheit des Trinkwassers wiederum von der harmlosesten Spezies, S. sonnei, verdrängt. In denselben Gebieten wurde der Erreger von Bauchtyphus, Salmonella typhi, durch die weniger gefährlichen Salmonellen-Arten abgelöst.

Infektion durch Pflegepersonal

Für Krankenhäuser ist eine andere Form von kulturellem Vektor typisch. Das Pflegepersonal überträgt, freilich ohne es zu wollen, direkt oder mittels Gerätschaften Erreger von Patient zu Patient. So könnten virulenter veranlagte Erreger ebenfalls gefördert werden – weil sie bei starker Vermehrung von einem infizierten Opfer wieder leichter zu neuen gelangen.

Neugeborene sind in solchen Einrichtungen besonders gefährdet, weil sie – bis auf die Abwehrstoffe, die sie aus dem mütterlichen Organismus mitbekommen – noch keine Immunität erworben haben. Eine Schwester faßt ein Baby etwa zwanzigmal am Tag an, ein schwerkrankes sogar öfter. Ein Erreger, der starken Durchfall auslöst, sollte einfach deshalb leichter durch Pflegekräfte übertragen werden, weil sich ein Kontakt mit verschmiertem, Windeln und Laken durchsickerndem Stuhl schwieriger vermeiden läßt als mit festem. Zudem können Krankenhausstämme durchfallerzeugender Keime das übliche Händewaschen mit Desinfektionsmitteln überleben und sich manchmal sogar noch vermehren; auch wenn das Personal Dinge anfaßt, die es vorher versehentlich berührt hatte, kann es sich erneut kontaminieren.

Eine typische Darmentzündung bei Säuglingen und Kleinkindern, vor allem aber bei Früh- und Neugeborenen, wird durch pathogene Stämme des normalerweise ganz harmlosen Darmbakteriums Escherichia coli verursacht; die Fachliteratur über solche Hospital-Infektionen stützt die These, daß pflegerische Maßnahmen virulentere Varianten begünstigen: War eine solche Krankenhaus-Epidemie in etwa einer Woche vorüber, starben nur wenige der angesteckten Babys; hielt sie aber Wochen oder Monate an, erlag etwa jedes zehnte der Infektion (Bild 4).

Auf den ersten Blick mag es so aussehen, als sei dieser Zusammenhang das Resultat mangelnder Hygiene und nicht das evolutionärer Kräfte. Krankenhäuser, die sich weniger Mühe geben, einen Ausbruch zu stoppen, kümmern sich vielleicht auch weniger um Reinlichkeit; und die Infektionen könnten nur deshalb schwerer verlaufen sein, weil die Opfer höhere Dosen des Erregers abbekommen haben. Diese Interpretation steht jedoch im Widerspruch zu den Einzelheiten des Geschehens. Um der Coli- und anderer Bakterien Herr zu werden, wurde gewöhnlich die Einrichtung ausgiebig desinfiziert und das Personal zu noch sorgsamerer Hygiene angehalten. Während solcher Kampagnen muß sich die Dosis übertragener Coli-Bakterien drastisch verringert haben. Dennoch traten weiterhin schwere Infektionen auf. Dies deutet nicht auf stärkere Verseuchung, sondern gesteigerte Virulenz der Erreger hin. Häufig wußte man sich nicht mehr anders zu helfen, als die betroffenen Stationen zu schließen und mit Desinfektionsmitteln auszusprühen.

In den Kliniken der Vereinigten Staaten zieht sich etwa jeder zwanzigste Patient eine Infektion zu – das sind im Jahr fast vier Millionen Erkrankungen mit Tausenden von Todesfällen. Trotz der Größe dieses Problems wurde die Möglichkeit, daß sich die Virulenz durch pflegerisch bedingte Übertragung von Erregern erhöht, noch nicht untersucht – außer im Fall von E. coli. Man braucht breiter angelegte Langzeitstudien, um festzustellen, ob geeignete Gegenmaßnahmen die Virulenz vermindern.

Wenn ein evolutionäres Verständnis der Virulenz bei schwer lösbaren medizinischen Problemen helfen könnte, käme es im Falle des AIDS-Erregers HIV (Human-Immunschwäche-Virus) gerade recht. Rund 10 Millionen Menschen sind inzwischen damit infiziert, und eine Million hat das Endstadium AIDS erreicht oder ist dieser Seuche bereits erlegen. Indem man die Bedingungen erforscht, unter denen sich sexuell übertragene Krankheitserreger erfolgreich durchsetzen, ist ein erster Schritt zur Aufklärung der Einflüsse getan, welche die Virulenz von HIV bestimmen.

Risiko Partnerwechsel

Angenommen, ein solcher Erreger ohne anderweitige Verbreitungsmöglichkeit tritt in einer Population relativ monogamer Menschen auf. Dann müßte er nach der Infektion eines Paares so lange überlebensfähig bleiben, bis einer der Partner sich auf einen Seitensprung einläßt. Sofern das im Schnitt nur einmal alle drei Jahre geschieht, würde es für den Keim nicht reichen, nur so lange infektiös zu bleiben wie die typischen direkt übertragenen Erreger, etwa Rhinoviren; nur die Varianten, die auf irgendeine Weise längere Ansteckungsfähigkeit entwickelt haben, würden auch übertragen werden.

Um länger infektiös zu bleiben, müssen Krankheitserreger sich dem Immunangriff des Wirtsorganismus entziehen, zugleich aber den Zugang zu neuen Opfern erhalten. Eine mögliche Strategie besteht darin, daß sie sich in langlebige Zellen einnisten und latent – also weitgehend inaktiv – darin ruhen. Indem ein latentes Virus sein Erbgut in ein Chromosom einer Wirtszelle einbaut und die Bildung verräterischer Proteine unterdrückt, die eine Immunantwort auslösen würden, vermag es die Zeit bis zum Kontakt mit neuen Sexualpartnern zu überbrücken. Retroviren wie HIV können sich in langlebigen weißen Blutkörperchen verstecken und sind noch Jahre nach der Erstinfektion übertragbar. (Solche Viren haben ihren Namen daher, daß sie ihr aus Ribonucleinsäure bestehendes Erbgut in Umkehr der üblichen Prozedur in Desoxyribonucleinsäure umschreiben, ehe sie es in das Erbgut der Wirtszelle einbauen.)

Der Vorteil der Latenz ist freilich gegen den einer höheren Vermehrungsrate abzuwägen, die aufträte, wenn keine Latenz vorläge. HIV allerdings vermag beide Strategien zu nutzen. Wenn es auch in den jeweils infizierten Zellen zumeist latent bleibt, so sind in der Regel doch immer einige Zellen zu beobachten, in denen es sich aktiv vermehrt (Bild 5). Weil HIV zugleich stark mutiert, kann sich die Vermehrungsgeschwindigkeit seiner Nachkommenschaft rasch ändern. Tatsächlich steigt im Zeitraum zwischen Ansteckung und Tod des Opfers regelmäßig die Vermehrungsrate nicht-latenter Exemplare.

Bei hoher Promiskuität, wenn Menschen beispielsweise wöchentlich die Partner wechseln, verlagert sich das Gewicht der Faktoren, die zur Veränderung der Virulenz beitragen. Dann kann ein sexuell übertragenes Virus, das sich aktiv vermehrt, rasch mehrere neue Wirte infizieren; eines hingegen, das drei Jahre lang latent bleibt, geriete ins Hintertreffen. Somit könnte häufiger Partnerwechsel einen Selektionsdruck erzeugen, der die Entwicklung sich rascher vermehrender HIV-Varianten begünstigt – und umgekehrt starke Paarbindung die von länger latent bleibenden Varianten. Entsprechend sollte die Virulenz von HIV mit der Häufigkeit verschiedener Sexualkontakte steigen.

Die Daten der letzten zehn Jahre stimmen mit dieser Vorhersage überein. Ein Indiz liefern die beiden Typen des AIDS-Erregers: Eine Infektion mit HIV-1 verläuft schneller tödlich als eine mit HIV-2; letztere geht mit einem längeren symptomfreien Intervall einher und schreitet seltener zum Endstadium fort.

In den frühen Jahren der AIDS-Pandemie – einer die ganze Erde umfassenden Epidemie – trat HIV-1 vor allem in Zentral- und Ostafrika auf, HIV-2 hingegen in Westafrika. Interessanterweise sind die verschiedenen Formen des Infektionsverlaufs ein Abbild unterschiedlicher sozialer Muster. In den sechziger und siebziger Jahren löste eine Wirtschaftskrise in Zentral- und Ostafrika eine Landflucht aus. Viele Männer suchten in der Industrie Arbeit; das förderte die Prostitution, und dazu bereite Frauen zogen in die Städte nach. In den westafrikanischen Ländern hingegen kam es während dieser Zeit im allgemeinen zu keiner so massiven Bevölkerungsbewegung oder Zunahme der Sexualkontakte. Der Evolutionstheorie der Virulenz zufolge sollte das dort endemische Virus nicht so tödlich wirken wie HIV-1 in Zentral- und Ostafrika, und eben dies ist der Fall.

Selbst für einen HIV-Typ allein lassen sich Variationen der Virulenz vorhersagen. Obgleich verläßliche Statistiken rar sind, scheint sich ein solcher Unterschied in den beiden bestuntersuchten Regionen mit HIV-2-Infektionen, dem Senegal und der Elfenbeinküste, gerade herauszubilden.

Im Senegal verfolgen Phyllis J. Kanki und ihre Kollegen von der Harvard-Universität in Cambridge (Massachusetts) seit 1985 an einer großen Gruppe von Prostituierten, wie rasch sich nach der Ansteckung mit HIV-2 AIDS entwickelt. Bisher zeigten sich nur bei einer Frau die Symptome des Endstadiums; Infektionen gehen also mit einer niedrigen Häufigkeit von AIDS einher. Dazu paßt, daß das Team um Lilly Kong damals an der Universität von Alabama in Tuscaloosa bei frühen Versuchen, HIV-2 aus dem Blut infizierter Senegalesen zu isolieren, wenig Erfolg hatte. Offenbar vermehrte sich das Virus in den befallenen Zellen recht langsam. Das einzige gewonnene Isolat hatte auch nur sehr geringe Auswirkungen.

In Abidjan, der früheren Hauptstadt der Elfenbeinküste, zeigte sich ein anderer Trend. Die soziale Entwicklung ist durch einen Zustrom alleinstehender Männer geprägt, und die dort verbreiteten HIV-2-Stämme scheinen virulenter zu sein als die im Senegal.

Zwar sind genaue Informationen über die Häufigkeit von Sexualkontakten außerordentlich schwer zu erhalten, doch weisen soziologische Untersuchungen darauf hin, daß der Senegal nicht gleicherweise von sozialen Umwälzungen betroffen war wie Abidjan. Olga F. Linares vom Smithsonian-Institut für Tropenforschung in Balboa (Panama) zufolge dürften in dem westafrikanischen Staat mehrere kulturelle Faktoren Treue oder Enthaltsamkeit begünstigen: eine die ländliche wie die urbane Bevölkerung umschließende Familienstruktur, eine intakte traditionelle landwirtschaftliche Infrastruktur und das islamische Erbe, das – besonders für Frauen – sexuelle Kontakte vor und außerhalb der Ehe ächtet.

Tödliche Entwicklung

Eine häufigere sexuelle Übertragung mag die Evolution zu höherer Virulenz plausibel machen, kann aber nicht völlig erklären, warum HIV so letal geworden ist. Das Virus tötet seinen Wirt nicht direkt: Es zerstört vielmehr dessen Immunsystem, so daß ruinöse Sekundärinfektionen auftreten. Daß das Virus diese fatale Eigenschaft erworben hat, liegt offenbar an seiner Vorliebe für Zellen, die für die Abwehr anderer Krankheitserreger entscheidend sind, sowie an seiner Fähigkeit, sich rasch zu vermehren und dabei verstärkt zu mutieren.

Solange Partnerwechsel selten und Viren lange latent bleiben, muß ein bevorzugter Befall des Immunsystems nicht zwangsläufig letal ausgehen. Zum Beispiel infiziert ein anderes Retrovirus, HTLV-1 (das Human-T-Zell-Leukämie/Lymphom-Virus Typ 1), die gleiche Art von weißen Blutkörperchen wie HIV, also Lymphocyten; es vermehrt sich aber nur schleppend und schädigt zumeist das Immunsystem weniger.

Bei häufigerem Partnerwechsel kann die Selektion Varianten mit höherer Vermehrungsrate begünstigen, selbst wenn dadurch der Wirt eher stirbt – und mit ihm alle Formen von HIV, die er beherbergt. In diesem Falle macht der Erreger lediglich das beste aus einer Zwangslage. Für ein sexuell übertragenes Virus, das einen promiskuitiven Wirt infiziert (und daher weniger lange latent bleiben muß), sind Lymphocyten eben keine idealen Zielzellen, weil mit dem Immunsystem der ganze Organismus rasch zerstört wird. Wenn sich aber ein Virus unter den Selektionsbedingungen seltener Sexualkontakte erst einmal darauf spezialisiert hat, in Lymphocyten einzudringen und sich dort zu vermehren, dürfte es ihm schwerfallen, seine biochemische Maschinerie so zu ändern, daß es in andere, weniger überlebenswichtige Zelltypen einzudringen vermag.

Auch die hohe Mutationsrate, eine weitere Eigenart von HIV, ist langfristig für ein Virus von Nachteil. Häufige Erbänderungen kommen oft teuer zu stehen, da sie gewöhnlich die fein abgestimmte biochemische Maschinerie durcheinanderbringen. Im Falle von HIV jedoch sind die zahlreichen Mutationen vielleicht letztlich für den Zusammenbruch des Immunsystems und die Symptome von AIDS mitverantwortlich.

Andererseits kann es für einen Erreger auch günstig sein, stark zu mutieren. Wenn häufiger Partnerwechsel Varianten einen Vorteil verschafft, die eine geringere Latenz haben, dann sollten Viruspartikel, die sich dem Immunsystem anders präsentieren als jene bei der ersten Infektion, leichter überleben. Mit äußerlich unveränderten Partikeln würde die Abwehr – geschult durch ihre früheren Kontakte mit dieser Variante – aufräumen. (Diese Verallgemeinerung trifft auf die Endstadien der HIV-Infektion nicht mehr zu; bis dahin freilich ist HIV praktisch aus dem Evolutionswettbewerb ausgeschieden, weil gewöhnlich auch enge Partner ungeschützte Sexualkontakte mit schwerkranken AIDS-Patienten meiden.)

Um immer wieder anders auszusehen, sollten also die Proteine, die aus der Virushülle ragen, besonders wandlungsfähig sein. Und wirklich mutieren die Gene für die Hüllproteine stärker als die übrigen Gene von HIV; mehr noch, sie zählen zu den mutationsfreudigsten überhaupt bei jedweder Organismenart. Diese Fähigkeit ist keineswegs allen Retroviren gemein; gerade in der Mutationsrate ihrer Hüllproteine unterscheiden sie sich stark. HIV-1 ist der Spitzenreiter: Seine Gene können innerhalb weniger Jahre in bis zu 5 Prozent ihrer Bausteine Abweichungen aufweisen. Das Schlußlicht bildet HTLV-1, das für einen vergleichbaren Wandel vielleicht Jahrhunderte benötigt.

Mithin ließe sich mit der Häufigkeit von Sexualkontakten letztlich erklären, warum HIV so gefährlich ist. Denn wenn die Wahrscheinlichkeit einer sexuellen Übertragung zunimmt, werden durch natürliche Auslese Viren begünstigt, die weniger lange in den befallenen Zellen schlummern, sich dann rascher vermehren und stärker mutieren.

Derartige Vorgänge sollten theoretisch auch die Evolution von HTLV-1 gestalten. Die ausführlichsten Untersuchungen stammen aus Japan und Jamaika, wo das Virus hauptsächlich vorkommt. Sie deuten darauf hin, daß auch die Virulenz von HTLV-1 nicht überall gleich ist und daß ein Zusammenhang zur Häufigkeit ungeschützter Sexualkontakte mit wechselnden Partnern besteht.

In Japan sind Kondome, die einer Übertragung vorbeugen, verbreitet in Gebrauch (Bild 6; die kontrazeptive Pille, die sexuell übertragene Krankheiten nicht verhindert, ist nur beschränkt verfügbar). Zudem scheinen dort die Geschlechtspartner relativ wenig zu wechseln. Entsprechend zeigt sich aus der Verteilung der Erkrankungen nach Region und Alter, daß ein Großteil der Infektionen von Übertragungen zwischen Mutter und Kind herrührt und nicht von sexuellen Kontakten. In Jamaika weist das Verteilungsmuster hingegen Sexualkontakte als den häufigeren Übertragungsweg aus; dort wären also die gefährlicheren Varianten zu erwarten. So ist es auch: In Japan treten die von HTLV-1 ausgelösten Krebserkrankungen im Durchschnitt erst bei Infizierten im Alter von 60 Jahren auf, in Jamaica bereits bei jenen von etwa 45 Jahren.

Wie schon der geographische Vergleich von HIV-Infektionen macht auch dieser auf die Dringlichkeit genauerer Untersuchungen aufmerksam, die viele Regionen einschließen. Nur so läßt sich feststellen, ob Retroviren in den Gebieten von Natur aus virulenter sind, wo ihre Übertragung durch Sexualkontakte wahrscheinlicher ist.

Betrachtet und begreift man die Epidemiologie von Infektionskrankheiten unter evolutiven Gesichtspunkten, lassen sich viele Fragen angehen – etwa warum eine Virulenz sich einst herausgebildet hat, was sie gegenwärtig erhält, wie sie sich möglicherweise künftig entwickelt und vor allem wie menschliches Verhalten diese Evolution beeinflussen könnte.

Umkehr der Entwicklung?

Wenn die Ansteckung durch Sexualkontakte abnimmt, so die Prognose, sollte die Virulenz von HIV und HTLV-1 entsprechend sinken. Nun ging um 1984 die Zahl ungeschützter Sexualkontakte zwischen männlichen Homosexuellen in amerikanischen Großstädten abrupt zurück – eine Reaktion auf die Erkenntnisse über die Übertragungsweise von HIV. Einkalkuliert, daß hochvirulente HIV-Stämme im allgemeinen nach zwei bis drei Jahren AIDS-Symptome hervorrufen, hätte irgendeine evolutionsbedingte Verlangsamung des Prozesses sich nicht vor Ende der achtziger Jahre erkennen lassen. Infolge der zuvor eingeführten Behandlung mit Zidovudin (AZT) ist freilich ein solcher Effekt noch schwieriger auszumachen.

Philip S. Rosenberg und seine Mitarbeiter am amerikanischen Nationalen Krebs-Institut in Bethesda (Maryland) haben eine Analyse veröffentlicht, welche die lebensverlängernden Wirkungen von AZT herausarbeitet. Ihnen zufolge soll die wachsende Spanne zwischen Ansteckung und AIDS-Stadium, die vor 1988 bei Homosexuellen beobachtet worden war, ausschließlich auf die Behandlung mit dem Medikament zurückzuführen sein. Seit Mitte 1988 ist jedoch eine zusätzliche, nicht damit erklärbare Verlängerung zu beobachten – womöglich das erste Anzeichen für eine Abnahme der Virulenz von HIV.

Bemerkenswert ist, was sich in einer Art Vergleichskollektiv abspielte: Drogenspritzende Abhängige haben ihr Verhalten Mitte der achtziger Jahre kaum geändert (sie stecken sich mit HIV insbesondere durch kontaminierte Injektionsnadeln an); in dieser Hochrisiko-Gruppe zeigt sich auch keine von AZT unabhängige Verlängerung der Spanne zwischen Ansteckung und dem Ausbruch von AIDS.

Die Auswertung der nächsten Jahre sollte klären helfen, wieweit alternative, nicht evolutionsbegründete Erklärungen für die Verzögerung bei Homosexuellen zutreffen: Sie sagen – anders als die hier vorgestellte Theorie – keine fortschreitende Verzögerung in den Gruppen voraus, die sich gegenüber früher weniger riskant verhalten. Allgemeiner ausgedrückt: Die Virulenzveränderungen im Laufe der Zeit und in verschiedenen Gebieten sprechen zusammen mit evolutionstheoretischen Überlegungen dafür, daß derzeit ein ungeplantes Experiment stattfindet. All die Menschen, welche die Wahrscheinlichkeit einer Übertragung des AIDS-Virus vermindern, bilden die Versuchsgruppe, die übrigen die Kontrollgruppe, und bei eben dieser – so ist zu erwarten – bleibt HIV virulenter.

Maßnahmen

Die dargelegten Trends können eine Grundlage bieten, um der Entwicklung der Virulenz eine andere Richtung zu geben. Indem man sozusagen den Preis erhöht, den Krankheitserreger für gesteigerte Virulenz zahlen müssen, sollte sich ihre Evolution in harmlosere Bahnen lenken lassen.

Im Falle von HIV und HTLV-1 müßten also die Bemühungen verstärkt werden, Infektionen durch Sexualkontakt oder Austausch von Injektionsnadeln weiter zu vermindern. So sollten sich im Laufe der Zeit weniger gefährliche Virenstämme herausbilden – oder zumindest die bestehenden nicht mit jeder Generation virulenter werden.

Ähnlich dürfte sich die Entwicklung virulenterer Stämme von Krankenhauskeimen unterbinden lassen, indem man die Übertragungsmöglichkeiten mindert: Das Pflegepersonal muß also noch sorgfältiger und häufiger die Hände desinfizieren sowie Wegwerfhandschuhe gebrauchen; außerdem sollte man die Neugeborenen weitgehend von den Müttern selbst versorgen lassen, da diese gewöhnlich nur ihr eigenes Baby anfassen.

Weitere Verbesserungen in der Trinkwasserversorgung insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern lassen hoffen, daß unter den durchfallerzeugenden Keimen jene begünstigt werden, bei denen die Erkrankung milder verläuft. Und wenn Wohn- und Krankenhäuser insbesondere in tropischen und subtropischen Regionen frei von Insekten gehalten werden, müßten sich auch durch Stechmücken übertragene Erreger zu harmloseren Formen entwickeln.

Der evolutionsbezogene Ansatz zur Krankheitsbekämpfung eröffnet der Gesundheitspolitik eine neue Dimension, indem er die langfristigen Vorteile solcher Interventionen aufzeigt. Mit wachsender Kenntnis auf diesem Gebiet dürfte sich auch klarer herausstellen, welche Strategien am kostengünstigsten sind. Krankheitserreger, die sich besonders gut durch traditionelle Maßnahmen wie Impfungen und Behandlung mit Antibiotika bekämpfen lassen, sind bereits unter Kontrolle. Viren wie HIV und parasitische Einzeller wie die Plasmodien, die Malaria verursachen, sind jedoch unbesiegt.

Ohne eine evolutionäre Sicht wird sich die Vergangenheit wiederholen. Wenn wir variable Keime mit Medikamenten hemmen, werden dagegen resistente Stämme auftreten. Ihre Wandlungsfähigkeit wird zweifellos immer unsere Möglichkeiten übersteigen, dem zuvorzukommen. Für die Bekämpfung eben dieser gefährlicheren Krankheitserreger brauchen wir eine neue Perspektive: Aus virulenten Formen sollten wir harmlose hervorgehen lassen können – nicht weil ein friedliches Nebeneinander von Parasit und Wirt das unvermeidliche Ziel der Evolution wäre, sondern weil wir die Koexistenz zu dem für Erreger vorteilhaftesten Ergebnis machen.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 6 / 1993, Seite 40
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