mini|Elektronenmikroskopische Aufnahme von stäbchenförmigen Partikeln des Tabakmosaikvirus, die für die Betrachtung mit einem Lichtmikroskop zu klein sind

Die Geschichte der Virologie – die wissenschaftliche Untersuchung von Viren und von ihnen verursachten Infektionen – begann in den letzten Jahren des 19. Jahr­hunderts. Obwohl Edward Jenner und Louis Pasteur die ersten modernen Impfstoffe zum Schutz vor Virusinfektionen entwickelten, wussten sie nicht, dass Viren existieren. Der erste Beweis für die Existenz von Viren gelang durch Versuche mit Filtern, deren Poren klein genug waren, um Bakterien zurückzuhalten. Im Jahr 1892 verwendete Dmitrij Iwanowski einen dieser Filter, um zu zeigen, dass der Saft einer kranken Tabakpflanze gesunde Tabakpflanzen infizieren konnte, obwohl er gefiltert worden ist. Martinus Beijerinck bezeichnete die gefilterte, infektiöse Substanz als „Virus“. Diese Entdeckung gilt als der Beginn der Virologie.

Die anschließende Entdeckung und teilweise Charakterisierung von Bakteriophagen durch Frederick Twort und Felix d’Herelle katalysierte den Bereich weiter. Viele Viren wurden im frühen 20. Jahrhundert entdeckt. Im Jahr 1926 definierte Thomas Milton Rivers Viren als obligate Parasiten. Viren erwiesen sich nach Wendell Meredith Stanley als Partikel und nicht als Flüssigkeit, und die Erfindung des Elektronenmikroskops 1931 ermöglichte es, ihre komplexen Strukturen sichtbar zu machen.

Pioniere mini|180px|Adolf Mayer im Jahr 1875 mini|180px|alt=Ein alter, bebrillter Mann, der einen Anzug trägt und an einer Bank an einem großen Fenster sitzt. Die Bank ist mit kleinen Flaschen und Reagenzgläsern bedeckt. An der Wand hinter ihm ist eine große altmodische Uhr angebracht, unter der sich vier kleine geschlossene Regale befinden, auf denen viele sauber beschriftete Flaschen stehen.|Martinus Beijerinck in seinem Labor im Jahr 1921

Trotz seiner anderen Erfolge gelang es Louis Pasteur nicht, einen Tollwuterreger zu finden. Er vermutete einen Erreger, der zu klein ist, um mit einem Mikroskop erkannt zu werden. 1884 erfand der französische Mikrobiologe Charles Chamberland einen Filter – heute als Chamberland-Filter bekannt –, dessen Poren kleiner sind als Bakterien. Auf diese Weise konnte er eine bakterienhaltige Lösung filtrieren und die Bakterien vollständig aus der Lösung entfernen.

Im Jahr 1876 war Adolf Mayer, Leiter der Landwirtschaftlichen Versuchsstation in Wageningen, der Erste, der zeigte, dass das, was er „Tabakmosaik-Krankheit“ nannte, ansteckend war. Er dachte, dass sie entweder durch ein Toxin oder durch ein sehr kleines Bakterium verursacht wurde. Später, im Jahr 1892, verwendete der russische Biologe Dmitri Iwanowski einen Chamberland-Filter, um das zu untersuchen, was heute als Tabakmosaikvirus (TMV) bekannt ist. Seine Experimente zeigten, dass zerkleinerte Blattextrakte von infizierten Tabakpflanzen nach der Filtration ansteckend bleiben. Iwanowski vermutete, dass die Infektion durch ein von Bakterien produziertes Toxin verursacht werden könnte, verfolgte die Idee aber nicht weiter.

Im Jahr 1898 wiederholte der niederländische Mikrobiologe Martinus Beijerinck, Lehrer für Mikrobiologie an der Landwirtschaftsschule in Wageningen, Experimente von Adolf Mayer und kam zu der Überzeugung, dass das Filtrat eine neue Form eines Infektionserregers enthielt. Er beobachtete, dass der Erreger sich nur in sich teilenden Zellen vermehrte, und nannte ihn und führte das Wort Virus wieder ein. Beijerinck behauptete, dass Viren flüssigkeitsähnlich seien, eine Theorie, die später von dem amerikanischen Biochemiker und Virologen Wendell Meredith Stanley widerlegt wurde, der bewies, dass es sich in Wirklichkeit um Partikel handelte. Ebenfalls 1898 ließen Friedrich Loeffler und Paul Frosch das erste Tiervirus durch einen ähnlichen Filter laufen und entdeckten die Ursache der Maul- und Klauenseuche.

Bis 1928 war genug über Viren bekannt, um die Veröffentlichung von Filtrierbare Viren zu ermöglichen, eine von Thomas Milton Rivers herausgegebene Essaysammlung über alle bekannten Viren. Rivers, ein Typhusüberlebender, der im Alter von zwölf Jahren erkrankte, machte eine bemerkenswerte Karriere in der Virologie. Im Jahr 1926 wurde er eingeladen, auf einer von der Society of American Bacteriologists organisierten Tagung zu sprechen, wo er zum ersten Mal sagte: „Viren scheinen obligate Parasiten in dem Sinne zu sein, dass ihre Vermehrung von lebenden Zellen abhängig ist.“

Die Annahme, dass Viren Partikel seien, wurde nicht als unnatürlich angesehen und passte ausgezeichnet in die Keimtheorie. Möglicherweise beschrieb John B. Buist in Edinburgh 1886 als erster Partikel des Vacciniavirus, die er als „Mikrokokken“ bezeichnete, in der Impfstoff-Lymphe.In 1887, Buist visualised one of the largest, Vaccinia virus, by optical microscopy after staining it. Vaccinia was not known to be a virus at that time. In den folgenden Jahren, als die optischen Mikroskope verbessert wurden, konnten in vielen virusinfizierten Zellen „Einschlusskörper“ festgestellt werden, aber diese Aggregate von Viruspartikeln waren immer noch zu klein, um eine detaillierte Struktur festzustellen. Erst mit der Erfindung des Elektronenmikroskops im Jahr 1931 durch die deutschen Ingenieure Ernst Ruska und Max KnollFrom konnte gezeigt werden, dass Viruspartikel, insbesondere Bakterienviren (Bakteriophagen), komplexe Strukturen aufweisen. Helmut Ruska, dem Bruder von Ernst Ruska, gelang es 1938 Tabakmosaikviren mithilfe des Elektronenmikroskops optisch darzustellen. Damit war bewiesen, dass es sich bei Viren weder um ein Gift, noch um eine flüssige Substanz handelte, sondern um winzig kleine Partikel im Größenbereich zwischen 10 und 350 Nanometern. Die mit diesem neuen Mikroskop bestimmten Virusgrößen passten gut zu denen, die durch Filtrationsexperimente geschätzt wurden. Es wurde erwartet, dass die Viren klein sein würden, aber der Größenbereich war überraschend. Einige waren nur ein wenig kleiner als die kleinsten bekannten Bakterien, und die kleineren Viren hatten ähnliche Größen wie komplexe organische Moleküle.

Im Jahr 1935 untersuchte Wendell Stanley das Tabakmosaikvirus und stellte fest, dass es hauptsächlich aus Protein bestand. Im Jahr 1939 trennten Stanley und Max Lauffer das Virus in Protein und Nukleinsäure, die sich nach Stanleys Postdoktorandenkollegen Hubert S. Loring als spezifische RNA erwiesen hat. Die Entdeckung von RNA in den Partikeln war wichtig, weil 1928 Fred Griffith den ersten Beweis dafür lieferte, dass ihr „Cousin“, DNA, Gene bildete.

Zu Pasteurs Zeiten und noch viele Jahre nach seinem Tod wurde das Wort „Virus“ zur Beschreibung aller Ursachen von Infektionskrankheiten verwendet. Viele Bakteriologen entdeckten bald die Ursache zahlreicher Infektionen. Dennoch gab es weiterhin einige Infektionen, viele von ihnen furchtbar, für die keine bakterielle Ursache gefunden werden konnte. Diese Erreger waren unsichtbar und konnten nur in lebenden Tieren gezüchtet werden. Die Entdeckung der Viren war der Schlüssel zur Enthüllung der Ursache jener geheimnisvollen Infektionen. Und obwohl die Koch’schen Postulate für viele dieser Infektionen nicht erfüllt werden konnten, hielt dies die Pioniere der Virologie nicht davon ab, nach Viren in Infektionen zu suchen, für die keine andere Ursache gefunden werden konnte.

Bakteriophagen mini|hochkant|Synechococcus-Phage S-PM2, Spezies: Nodensvirus spm2, Kyanoviridae (Myoviren)NCBI: Synechococcus phage S-PM2 (no rank)

Entdeckung Bakteriophagen sind die Viren, die Bakterien infizieren und sich in ihnen vermehren. Sie wurden Anfang des 20. Jahrhunderts von dem englischen Bakteriologen Frederick Twort entdeckt. Doch schon vor dieser Zeit, im Jahr 1896, berichtete der Bakteriologe Ernest Hanbury Hankin, dass etwas im Wasser des Ganges die Vibrio cholerae – die Ursache der Cholera – abtöten könnte. Der Erreger im Wasser konnte Filter passieren, mit denen Bakterien entfernt werden, wurde aber durch Kochen zerstört. Twort entdeckte die Wirkung von Bakteriophagen auf Staphylokokken. Er bemerkte, dass einige Bakterienkolonien beim Wachsen auf Nähragar wässrig oder „glasig“ wurden. Er sammelte einige dieser wässrigen Kolonien und leitete sie durch einen Chamberland-Filter, um die Bakterien zu entfernen, und entdeckte, dass bei Zugabe des Filtrats zu frischen Bakterienkulturen diese wässrig wurden. Er schlug vor, dass der Erreger „eine Amöbe, ein ultramikroskopischer Virus, ein lebendes Protoplasma oder ein Enzym mit Wachstumskraft“ sein könnte.

Félix d’Herelle war ein hauptsächlich autodidaktischer französisch-kanadischer Mikrobiologe. Im Jahr 1917 entdeckte er, dass „ein unsichtbarer Antagonist“ bei Zugabe zu Bakterien auf Agar Bereiche mit toten Bakterien erzeugen würde. Der Antagonist, der heute als Bakteriophage bekannt ist, konnte einen Chamberland-Filter passieren. Er verdünnte eine Suspension dieser Viren sorgfältig und entdeckte, dass die höchsten Verdünnungen (geringste Viruskonzentrationen), anstatt alle Bakterien abzutöten, diskrete Bereiche mit toten Organismen bildeten. Durch Zählen dieser Bereiche und Multiplikation mit dem Verdünnungsfaktor konnte er die Anzahl der Viruspartikel (Virionen) in der ursprünglichen Suspension berechnen. Er erkannte, dass er eine neue Viren-Form entdeckt hatte, und prägte später den Begriff „Bakteriophage“."The antagonistic microbe can never be cultivated in media in the absence of the dysentery bacillus. It does not attack heat-killed dysentery bacilli, but is cultivated perfectly in a suspension of washed cells in physiological saline. This indicates that the anti dysentery microbe is an obligate bacteriophage". Felix d'Herelle 1917 An invisible microbe that is antagonistic to the dysentery bacillus. (1917) Zwischen 1918 und 1921 entdeckte d'Herelle verschiedene Arten von Bakteriophagen, die verschiedene andere Bakterienarten, darunter Vibrio cholerae, infizieren konnten. Bakteriophagen wurden als mögliche Behandlung von Krankheiten wie Typhus und Cholera angepriesen, doch mit der Entwicklung von Penicillin geriet ihr Versprechen weitgehend in Vergessenheit. Seit Anfang der 1970er-Jahre haben Bakterien weiterhin Resistenzen gegen Antibiotika wie Penicillin entwickelt, was zu einem erneuten Interesse an der Verwendung von Bakteriophagen zur Behandlung schwerer Infektionen geführt hat.

Frühe Forschung 1920–1940

D'Herelle unternahm weite Reisen, um den Einsatz von Bakteriophagen bei der Behandlung bakterieller Infektionen zu unterstützen. Im Jahr 1928 wurde er Professor für Biologie in Yale und gründete mehrere Forschungsinstitute. Er war überzeugt, dass Bakteriophagen Viren seien, trotz des Widerstands von etablierten Bakteriologen wie dem Nobelpreisträger Jules Bordet. Bordet vertrat die Ansicht, dass Bakteriophagen keine Viren seien, sondern nur Enzyme, die aus „lysogenen“ Bakterien freigesetzt werden. Er sagte, dass „die unsichtbare Welt von d'Herelle nicht existiert“.zitiert in:

Aber in den 1930er-Jahren wurde von Christopher Andrewes und anderen der Beweis erbracht, dass Bakteriophagen Viren waren. Sie zeigten, dass sich diese Viren in ihrer Größe und in ihren chemischen und serologischen Eigenschaften unterschieden. Im Jahr 1940 wurde die erste elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bakteriophagen veröffentlicht, und dies brachte Skeptiker zum Schweigen, die behauptet hatten, Bakteriophagen seien relativ einfache Enzyme und keine Viren. Schnell wurden zahlreiche andere Arten von Bakteriophagen entdeckt und es zeigte sich, dass sie Bakterien infizieren, wo immer sie vorkommen. Die frühen Forschungsarbeiten wurden durch den Zweiten Weltkrieg unterbrochen. d'Herelle war trotz seiner kanadischen Staatsbürgerschaft bis Kriegsende von der Vichy-Regierung interniert.

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