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Coronavirus: Auf der Suche nach dem Ursprung der Pandemie

Coronavirus kam vom Land in die Stadt : Auf der Suche nach dem Ursprung der Pandemie

Seit 13 Monaten wütet das Coronavirus auf der Welt. Wie konnten aus rund 20 Infizierten mehr als 130 Millionen werden? Die Forschung zum Ursprung der Sars-CoV-2-Seuche läuft weltweit auf Hochtouren – und liefert unerwartete Erkenntnisse.

Das Sars-CoV-2-Virus ist nun seit mehr als einem Jahr in der Menschenwelt, und die Chance, dass man es dort mit Lockdowns und Impfstoffen wieder vertreiben oder ausrotten kann, strebt gegen Null. Aber wie kam es dort überhaupt hinein? Das wollte kürzlich eine internationale Expertengruppe der Weltgesundheitsorganisation (WHO) in China erkunden. Die Ergebnisse waren spärlich und haben nichts ergeben, was die Forschung nicht schon vorher wusste. Ist Sars-CoV-2 aus einem Hochsicherheitslabor in Wuhan entwischt? „Extrem unwahrscheinlich.“ Sind importierte Tiefkühlprodukte die Ursache? „Muss noch geprüft werden.“ Der Däne Peter Ben Embarek, Leiter der WHO-Erkundungsteams und spezialisiert auf Zoonosen, sagte, der „wahrscheinlichste Weg“ sei, dass Sars-CoV-2 von Fledermäusen stamme und sich in einem – noch unbekannten – Zwischenwirt so verändert habe, dass ihm der Sprung zum Menschen gelang.

Es war eine politisch heikle Mission. China hatte sie immer wieder verzögert – und befürchtet für den Fall, dass Fehler zu Anfang des Pandemie-Managements nachgewiesen würden, Schadensersatzforderungen. Der Wissenschaftliche Dienst des Bundestages (Dokument WD2-3000-037/20) hat sich damit längst befasst. Unterm Strich werden die rechtlichen Hebel aus verschiedensten Gründen als sehr gering beurteilt, auch wenn „in den USA sowohl Einzelpersonen und Sammelkläger als auch der US-Bundesstaat Missouri Schadensersatzklagen erhoben haben“. Doch bisher habe sich noch kein US-Gericht für zuständig erklärt. Und zu versuchen, dass die chinesische Ein-Parteien-Diktatur sich einem internationalen Gericht unterwirft, gilt als aussichtslos.

Ursprung der Pandemie beschäftigt die Wissenschaft seit einem Jahr

In der Pandemie bestehe eines von vielen Problem, so der WD2, darin, „dass sich eindimensionale Kausalketten zwischen einer Pflichtverletzung und dem eingetretenen Schadensereignis praktisch kaum identifizieren und beweisen lassen.“ Es wäre im Rahmen einer lückenlosen Beweisführung „praktisch nicht möglich zu unterscheiden zwischen Corona-Schäden, die sich allein auf Versäumnisse des beklagten Staates zurückführen lassen, und solchen, die durch ein etwaiges Pandemie-»Missmanagement« des klagenden Staates hervorgerufen, getriggert oder vergrößert wurden“.

Fernab komplexer völkerrechtlicher Fragen erregte der Ursprung der Sars-CoV-2-Pandemie sofort die Neugierde der Wissenschaft. Ein Team um die schwedische Mikrobiologie-Professorin Kristian Andersen vom Scripps Research Institute im kalifornischen La Jolla prüfte die politisch motivierte These, wonach das Virus eine künstliche Kreation sei, die versehentlich oder bewusst aus dem Hochsicherheitslabor in Wuhan freigesetzt worden sei.

Die in Nature Medicine veröffentlichte Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die „Laborthese“ nicht plausibel sei. Andersen sprach sogar von Beweisen, dass das Virus nicht das Produkt genetischer Manipulation sein könne. Zunächst hatte das La-Jolla-Team die Spike-Proteine untersucht, die aus der Virus-Oberfläche herausragen. Diese Stacheln nutzt der Erreger, um an eine Wirtszelle in Lunge oder Rachen anzudocken und in sie einzudringen. Die Genomsequenzierungsdaten zeigten zwei wichtige Unterschiede zwischen Sars-CoV-2 und seinen Corona-Verwandten. Das Protein hat einen abweichenden Aufbau und eine andere Zusammensetzung seiner Aminosäuren. Die Forscher betonen, zwar könne das neue Virus besonders leicht menschliche Zellen befallen. Allerdings sei das Ganze nicht so optimal gestaltet, wie man es von einer künstlich hergestellten Biowaffe erwarten würde.

Wie entsteht eine Pandemie?

Zudem sei nicht nachvollziehbar, warum ein etwaiger Biowaffen-Entwickler das neue Sars-CoV-2 ausgerechnet aus einem bislang für Menschen harmlosen Virus hätte „basteln“ sollen – und nicht aus gefährlichen Verwandten. Der Berliner Virologie-Professor Christian Drosten, Mitentdecker des Sars-assoziierten Coronavirus (Sars-CoV) im Jahr 2003, und 26 weitere führende Virologen aus neun Ländern erteilten der Verschwörungstheorie eine Absage. Im britischen Fachmagazin The Lancet veröffentlichten sie ein gemeinsames Statement: „Der rasche, offene und transparente Austausch von Daten über diesen Ausbruch wird nun durch Gerüchte und Fehlinformationen über seine Ursprünge bedroht. Wir stehen zusammen, um Verschwörungstheorien scharf zu verurteilen, die suggerieren, dass Covid-19 keinen natürlichen Ursprung hat. Forscher aus mehreren Ländern haben die Genome des Erregers veröffentlicht und analysiert, und sie kommen mit überwältigender Mehrheit zu dem Schluss, dass dieses Coronavirus, wie so viele andere neu auftretende Krankheitserreger, seinen Ursprung in der Tierwelt hat.“

Aber wie entsteht eine Pandemie? Holzschnittartig weiß man das – ebenso, dass die Gefahr für weltumspannende Infektionswellen rasant zugenommen hat. Das UN-Umweltprogramm (UNEP) und das International Livestock Research Institute (ILRI) warnen: „Wenn wir weiterhin die Tierwelt ausbeuten und unsere Ökosysteme zerstören, können wir einen stetigen Strom dieser Krankheiten, die von Tieren auf Menschen übertragen werden, in den kommenden Jahren erwarten“, so UNEP-Chefin Inger Andersen.

Die Fleisch-Nachfrage, die steigende Verstädterung, der Klimawandel, die schwindende Artenvielfalt und die Zerstörung der Wildnis: Alles puscht Zoonosen (von Wildtieren auf Menschen übertragene Infektionskrankheiten). Und das Schwungrad der globalen Mobilität macht aus dem Weg von Wuhan nach Frankfurt einen Katzensprung. Faustregel: Von den in der Tierwelt schlummernden rund 1,7 Millionen unentdeckten Viren kann etwa die Hälfte Menschen infizieren. Es sind nicht nur Ökologen, die vor dem gewachsenen Pandemierisiko warnen. „Wir müssen uns schnell auf die nächste Pandemie vorbereiten“, sagt Joachim Wenning, Chef des weltweit größten Rückversicherers Munich Re, in einem Interview der Neuen Zürcher Zeitung. „Leider müssen wir uns darauf einstellen, mindestens einmal, eher zweimal im Leben eine Pandemie von vergleichbarem Ausmaß zu erleben.“

Die geschätzten Kosten jeder Lockdown-Woche für Deutschland liegen bei 2,5 Milliarden Euro pro Woche, so das Ifo-Institut für Wirtschaft. Die Munich Re taxiert das weltweite Covid-19-Desaster auf 20 Billionen Euro, was etwa dem Bruttoinlandsprodukt der EU entspricht. Die Weltbank berechnete im vergangenen Herbst elf Billionen Dollar.

Es gibt viele gute Gründe, ein Frühwarnsystem zu installieren, aber wo liegen die Hochrisikozonen? Wie müssten „Viren-Seismometer“ konstruiert sein? Wie lässt sich verhindern, dass aus etwa 20 Infizierten im November 2019 mehr als 130 Millionen werden und über drei Millionen Menschen sterben? Wie soll man eine Bedrohung erkennen, wenn ein Virus asymptomatisch Infizierte produziert, die sich gesund fühlen? 

Wer dazu eine auf Sars-Cov-2 bezogene Studie aus San Diego liest, ahnt, wie kompliziert bis aussichtslos eine Pandemie-Früherkennung sein könnte. Ein Forscherteam um Joel Wertheim von der University of California resümiert nach rund 1000 Modell-Simulationen, dass die aktuelle Pandemie einen „Zünder“ hatte, aber die Lunte „war mit ziemlicher Sicherheit sehr kurz. Diese kurze Zeitspanne lässt vermuten, dass künftige Pandemien mit ähnlichen Merkmalen wie Covid-19 nur ein enges Zeitfenster für präventives Eingreifen zulassen.“

Die im Fachmagazin Science veröffentlichte Studie enthält viele interessante Details und basiert auf genetischen Virus-Informationen und epidemiologischen Modellrechnungen der frühesten Anfangsphase der Seuche. Eine genetische Methode, den Zeitstrahl in die Vergangenheit auszuleuchten, ist die molekulare Uhr. Über die Sequenzierung des Erbguts lässt sich etwa bestimmen, wie viel Zeit zwischen Virus-Urform und -Varianten vergangen ist. Vereinfacht: Je mehr Mutationen festgestellt werden, desto länger liegt der Urtyp zurück.

WHO-Experten sehen in Wuhans Wildtiermarkt nicht den Ursprung der Pandemie

Die Suche nach dem Erstpatienten (Patient null) beginnt für das San-Diego-Team in der wissenschaftlichen Literatur. Dort ist „Patient zero“ am 1. Dezember 2019 dokumentiert. Der erste Infektionscluster wurde Ende Dezember beschrieben: der Huanan-Fisch- und Wildtiermarkt in Wuhan. Auch die ersten sequenzierten Sars-CoV-2-Genome stammten, so Joel Werthem, von diesem Markt: „Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dieser Markt-Cluster den Beginn der Pandemie markiert, da die Covid-19-Fälle von Anfang Dezember keine Verbindung zu diesem Markt hatten.“ Eine chinesische Covid-19-Diagnose in der Provinz Hubei reiche bis zum 17. November 2019 zurück. Auch die WHO-Experten sehen in Wuhans Wildtiermarkt nicht den Ursprung der Pandemie, sondern eher ein Superspreader-Event.

Die Amerikaner haben mehr als 1000 verschiedene Szenarien simuliert. Ihre Ergebnisse lassen sie vermuten, dass am Anfang ein „wenig fittes Virus“ stand, das, bevor es ausstarb, einen mutierten Stamm hervorgebracht hatte, „der der in Wuhan geschätzten Übertragungsdynamik entsprach“. Heißt: Die mutierte Variante war infektiöser. Aber sie brauchte die Kontaktnetzwerke und Menschendichte einer Stadt, um eine Epidemie auszulösen. Die Simulationen zeigten deutlich, was passiert, wenn die Kontaktdichte um 50 bis 75 Prozent verringert wurde und die von Mensch zu Mensch übertragungsfähige Variante im ländlichen Raum blieb:  Dann erlosch die Epidemie in 94,5 bis 99,6 Prozent der Simulationen. Es braucht demnach die Bevölkerungsdichte einer Stadt, damit aus dem Überspringen eines Virus auf den Menschen eine Epidemie und – über das internationale Flugnetz – später eine Pandemie wird. Nur in 30 Prozent der Szenarien entwickelten sich die Infektionen auf ein potenziell pandemiefähiges Niveau.

Die vielen Modellierungen deuteten darauf hin, so die Forscher in Science, dass Sars-CoV-2-ähnliche Viren mehrmals auf den Menschen übergesprungen sein könnten. Die Chance sei jedoch gering, dass aus einem solchen „Spill over“ eine Epidemie und später gar eine Pandemie werde. Meist verliefen solche Anläufe im Sande, weil das Virus meist „unfit“ sei und noch nicht perfekt an den Menschen angepasst, so dass sich überhaupt eine Mensch-zu-Mensch-Übertragung entwickeln könne. „Wenn es zuerst in einer ländlichen Gemeinde aufgetreten ist, muss es in eine städtische Umgebung wandern, um nicht auszusterben“, schreiben Wertheim und Kollegen. „Die Berichte über Covid-19-Infektionen im Dezember 2019 und Januar 2020 in Frankreich und Kalifornien, die keine anhaltende Übertragung etablierten, passen in dieses Muster.“

Gab es „Patient zero“ bereits Mitte Oktober 2019?

Die Forscher aus San Diego sind überzeugt, dass es Mitte November 2019 nicht mehr als 20 Infizierte gab, und halten es für möglich, dass „Patient zero“ bereits Mitte Oktober 2019 existierte; sie schließen nicht aus, dass „er das Virus ursprünglich anderswo erworben hat“ – anderswo als in Südchina, etwa in Myanmar oder Laos, so der Däne Peter Daszak, Zoologe, Hauptautor des jüngsten Berichts des UN-Weltbiodiversitätsrats und Mitglied des WHO-Erkundungsteams.

Viele Fragen seien, so das Wertheim-Team in Science, weiter ungeklärt. Ein großer Erkenntnisschritt wäre es zu wissen, ob Sars-CoV-2 „direkt aus einem tierischen Reservoir, vermutlich Hufeisennasen-Fledermäusen, hervorgegangen ist“, oder erst in einem Zwischenwirt – Pangolin? Schleichkatze? Nerz? Schlange? – zirkulierte und hier die Fähigkeit für den Sprung zum Menschen erwarb. Zwei Schlangenarten sind als Verdächtige früh ausgeschieden, mittlerweile auch das Schuppentier (Pangolin).

  Von der Hufeisennasen-Fledermaus  über ein Wirtstier zum Menschen: Das war wahrscheinlich der Weg von Sars-CoV-2. Fest steht aber inzwischen, dass der Zwischenwirt keine Schlange war wie in der Grafik. Die Fahndung läuft weiter.
Von der Hufeisennasen-Fledermaus über ein Wirtstier zum Menschen: Das war wahrscheinlich der Weg von Sars-CoV-2. Fest steht aber inzwischen, dass der Zwischenwirt keine Schlange war wie in der Grafik. Die Fahndung läuft weiter. Foto: adobe stockphoto

Den Ursprung der Pandemie zu entschlüsseln, wäre in einer Welt, die weiter verstädtert, bedeutsames Zukunftswissen. Sollte die Einschätzung aus San Diego stimmen, wonach zoonotische Erreger ständig Anläufe für eine Epidemie starten, aber mehr als zwei Drittel zuvor aussterben, wäre ein wirkungsvolles Frühwarnsystem eine segensreiche Entwicklung. Wertheim und Kollegen sehen in städtischen Abwässern „die beste Chance für eine frühzeitige Erkennung künftiger Pandemien“, da sie die Zahl der Infektionen in der frühen Ausbreitungsphase als „sehr gering schätzen“.

Klärwerke könnten somit zu Frühwarnzentren werden, indem sie mit PCR-Tests das Erbgut neuer Erreger aufspüren. Darmstädter Forschern ist das bereits mit einer Genauigkeit von unter zehn Infizierten pro 100.000 Einwohnern gelungen; selbst die britische, südafrikanische und brasilianische Variante wurden identifiziert. Das Pandemie-Vorhersagetool bietet zudem den wesentlichen Vorteil, dass die Gesamtzahl der Infizierten abgeschätzt werden kann – also auch jener, die keine Symptome entwickeln.