16.7: Virale Mutationen
Eine Mutation ist eine Veränderung der Basenabfolge von DNA oder RNA in einem Genom. Einige Mutationen treten während der Replikation des Genoms aufgrund von Fehlern der Polymerase-Enzyme auf, die die DNA oder RNA replizieren. Im Gegensatz zur DNA-Polymerase ist die RNA-Polymerase anfällig für Fehler. Sie ist nämlich nicht dazu in der Lage, während ihrer Arbeit “Korrekturlesungen” durchzuführen. Viren mit RNA-basiertem Genom können daher schneller mutieren als Viren mit DNA-basiertem Genom. HIV besitzt beispielsweise ein RNA-basiertes Genom. Da Mutation und Rekombination das Rohmaterial für die adaptive Evolution liefern, können RNA-basierte Viren schnell Resistenzen gegen antivirale Medikamente entwickeln.
Der Vergleich von Mutationen erlaubt es uns, die Evolution zu rekonstruieren
Ein Hauptziel der modernen Biologie ist es, die Evolutionsgeschichte durch den Vergleich von Genomsequenzen aufzuzeigen. Eine wichtige praktische Anwendung dieser Analysen ist die Untersuchung der Evolution von krankheitsverursachenden Viren. Die Genomsequenzierung ist so schnell und kostengünstig geworden, dass es heute möglich ist, die Entstehung und die laufende Evolution von Viren während eines Krankheitsausbruchs untersuchen zu können.
Zum Beispiel tauchte 2013 in China ein neuer Stamm der Vogelgrippe namens H7N9 auf. Er verursacht schwere Atemwegserkrankungen beim Menschen. Durch den Vergleich der Mutationen in den aus Menschen und verschiedenen Vogelarten isolierten Viren konnten die Forscher zeigen, dass der Vorfahre dieses Grippestammes wahrscheinlich aus chinesischen Hausentenpopulationen stammte, bevor er an Hühner weitergegeben wurde. Der Vorfahrenstamm hat sich anschließend mit anderen Vogelviren rekombiniert, um den H7N9-Stamm zu erzeugen. Dieser Stamm konnte dann später auch auf den Menschen übertragen werden. Diese Analysen identifizierten die Märkte für lebendes Geflügel als wahrscheinliche Quelle für menschliche Infektionen. Darüber hinaus fanden die Forscher bei der Untersuchung der Evolution des H7N9-Stamms einen weiteren Stamm der Vogelgrippe, der wahrscheinlich den Menschen infizieren kann. Diese Arbeit zeigt, wie evolutionäre Analysen von Mutationen den Epidemiologen während einer Epidemie wichtige Informationen liefern können.
