Grössentechnisch bewegen sich Viren im Nanometerbereich. Sie sind meist zwischen 20nm und 300 nm gross und damit etwa zehn- bis hundertmal kleiner als durchschnittliche Bakterienzellen. Das bedeutet jedoch noch lange nicht, dass Bakterien besonders gross sind – die meisten messen nur zwischen 0,5 und 5 Mikrometer. Nun gut, Grösse beiseite. Wodurch unterscheiden sich Bakterien und Viren noch? In diesem Artikel wird auf einige der wichtigsten Unterschiede eingegangen.
Was sind Bakterien?
Bakterien sind Organismen, die aus einer einzelnen Zelle bestehen und praktisch überall auf der Welt vorkommen. Ihr Aufbau ist verhältnismässig simpel, wenn wir sie mit eukaryotischen Zellen vergleichen, zu denen Tier- und Pflanzenzellen zählen. Diese enthalten einen Zellkern und diverse andere Organellen, welche Bakterien fehlen. Dennoch finden in Bakterienzellen zahlreiche komplexe Prozesse statt, wie unter anderem verschiedene Stoffwechselwege und die Zellteilung. Aufgrund dieser Fähigkeit zu Metabolismus und eigenständiger Reproduktion, handelt es sich bei Bakterien um Lebewesen.
Beginnen wir an der Aussenseite. Zunächst einmal verfügen Bakterien über eine Zellwand, die ihnen Stabilität bietet. Pili (Plural für Pilus) sind fadenförmige Zellfortsätze, die gemeinsam mit der Kapsel der Anheftung an Oberflächen dienen, aber auch Gentransfer ermöglichen. Der extrazelluläre, schwanzähnliche Fortsatz wird Flagellum genannt und dient der Fortbewegung. Die filigrane Zellmembran an der Innenseite der Zellwand bildet die Abgrenzung des Innenraums und kontrolliert den Transport von Substanzen durch Membranproteine ins Zellinnere. Die DNA trägt die Erbinformation des Bakteriums. Sie enthält unter anderem Baupläne für den Aufbau von Proteinen, welche das Bakterium für diverse Zellprozesse benötigt. Nach dem Umschreiben dieser DNA-Abschnitte (Gene) in mRNA, werden diese durch Ribosomen in Proteine übersetzt werden.
Was sind Viren?
Im Gegensatz zu Bakterien können sich Viren nur vermehren, wenn sie einen geeigneten Wirt finden, sprich eine Zelle eines anderen Lebewesens. Da Viren in der Regel wirtsspezifisch sind, infizieren sie nur bestimmte Organismen. Dafür schleust das Virus sein Erbmaterial in eine fremde Zelle ein, z.B. durch Injektion oder Endozytose. Zu diesem Zeitpunkt übernimmt das Virus die Kontrolle über die Zelle und bringt sie dazu sein Erbmaterial zu vervielfältigen und Hüllproteine sowie andere Bestandteile des Virus zu synthetisiert. Die so gebildeten neuen Viren werden anschliessend freigesetzt und können weitere Wirtszellen infizieren.
Der Aufbau von Viren ist noch simpler als derjenige von Bakterien. Viren bestehen meist aus einer Protein-Kapsel welche die Erbinformation umschliesst. Manche Viren, wie jenes im oberen Beispiel, besitzen zusätzlich zum Kapsid eine Biomembran (Lipiddoppelschicht) welche von der ursprünglichen Wirtszelle stammt und mit viralen Membranproteinen durchsetzt ist. Viren mit einer solchen Virushülle werden behüllte Viren genannt, während diejenigen ohne als unbehüllte oder “nackte” Viren bezeichnet werden. Die Virushülle mit Spikes ist wesentlich für die Bindung des Virus an Rezeptoren der Wirtszelle.
Viren können mutieren und sich an neue Bedingungen anpassen. Die Anpassungsfähigkeit von Viren kennen wir schon von den gewöhnlichen Erkältungs- und Influenzaviren. Daher muss man sich jährlich gegen Influenza impfen lassen, um gegen die häufigsten Stämme der jeweiligen Grippesaison geschützt zu sein. Und natürlich sind wir alle Zeugen eines neuen Virus geworden. SARS-CoV-2 hat uns vor Augen geführt, wie schnell sich ein Virus verbreiten und mutieren kann. Insbesondere behüllte Viren können leichter den Wirt wechseln und zum Beispiel von Tieren auf Menschen übergehen. Stand 2022 sind erst rund 10.000 Virusspezies offiziell bekannt. Allerdings wird geschätzt, dass allein die Säugetiere noch 320.000 unentdeckte Virenarten beherbergen. Es kann also von einer noch viel grösseren Anzahl Virenarten ausgegangen werden.
Diagnose und Behandlung bakterieller und viraler Infekte
Ist der menschliche Körper durch einen bakteriellen oder viralen Infekt geschwächt, kämpft das Immunsystem gegen die Eindringlinge. Virale und bakterielle Infekte werden unterschiedlich behandelt. Ein bakterieller Infekt kann beispielsweise mit einem spezifischen Antibiotikum behandelt werden, welches gegen das infektionsverursachende Bakterium wirkt. Wenn dieses nicht bekannt ist oder mehrere Bakterien bekämpft werden müssen, kann auch ein Breitbandantibiotikum eingesetzt werden.
Bei viralen Infekten kann dies etwas schwieriger sein und meistens bleibt es dem Immunsystem des Wirts überlassen, die Eindringlinge loszuwerden. Ärzte und Ärztinnen empfehlen üblicherweise, viel zu trinken, sich warm zu halten, Schmerzmittel zu nehmen und «der Natur freien Lauf zu lassen». Natürlich gibt es präventiv gegen gewisse Viruserkrankungen auch die aktive Impfung, die das Immunsystem veranlasst erregerspezifische Antikörper zu bilden, die den Wirten im Falle einer Infektion schützen. Bei der passiven Impfung werden z.B. gentechnologisch hergestellte Antikörper injiziert um den Krankheitserreger zu bekämpfen. Ausserdem gibt es auch einige antivirale Arzneimittel gegen das Herpesvirus (Fieberblasen) und HIV, wobei darauf hinzuweisen ist, dass diese Medikamente keine Heilmittel sind. Sie mindern die Symptome und/oder die Viruslast, um das Übertragungsrisiko zu reduzieren und den Gesundheitszustand im Allgemeinen zu verbessern. Superinfektionen treten dann auf, wenn ein viraler Infekt das Immunsystem schwächt und somit einem bakteriellen Infekt Tür und Tor öffnet.
Wie kann ich Infekten vorbeugen?
Infektionen können durch den Austausch von Körperflüssigkeiten, Aerosole und häufig auch durch kontaminierte Hände und Materialien übertragen werden. Bakterien sind nicht nur in Küchen und Kühlschränken zahlreich vertreten, sondern sie bevölkern auch Orte wie Flughäfen und Fitnessstudios in grosser Zahl. Um die Infektionskette zu unterbrechen, können neben der Reinigung und Desinfektion zusätzliche Hygienemassnahmen getroffen werden, unter anderem ein beständiger antimikrobieller Schutz von Oberflächen, die häufig berührt werden. Oberflächen und Gegenstände aus diversen Materialien wie Kunststoffen können direkt ausgerüstet werden. Das Produkt kann aber auch in Farben oder Lacke integriert werden.
Durch Ausrüstung mit antimikrobieller Funktion können Wachstum und Verbreitung von Bakterien auf diesen Oberflächen nachweislich verringert werden. Dank der langen Lebensdauer kann die integrierte Sanitized® Hygienefunktion in Oberflächen in Krankenhäusern oder Altersheimen eingesetzt werden, um die allgemeine Hygiene langfristig zu verbessern. Sanitized® Technologien schützen Oberflächen und Kunststoffe vor Keimen.
Übersicht über die wichtigsten Unterschiede zwischen Viren und Bakterien
Kurz gesagt sind Bakterien winzig kleine Lebewesen, die uns krank machen können, sich eigenständig vermehren. Da Viren keinen Stoffwechsel besitzen und sich nicht ohne andere Zellen vermehren können, werden sie normalerweise nicht als Lebewesen im engeren Sinne betrachtet.
SANITIZED AG ist Technologiepartner der globalen Kunststoffindustrie für diese Themen.
Kontakt: csd@sanitized.com
