Ob Ebola, Influenza, Covid-19 oder die Tollwut: Die meisten unserer Virusinfektionen werden durch RNA-Viren verursacht. Sie sind nahezu überall verbreitet und können sich durch ihre hohe Mutationsrate schnell an neue Wirte und Umgebungen anpassen. Doch genau diese Vielfalt macht es schwer, diese Viren aufzuspüren und noch unbekannte Varianten zu identifizieren. Ein Großteil der irdischen Virosphäre gilt daher als „Dunkle Materie“ – weniger als ein Prozent aller Viren sind bisher bekannt.
Virenfahndung in 102 Städten weltweit
In einem globalen Kartierungsprojekt haben nun Forschende unter Leitung des International MetaSUB Consortium gezielt nach noch unerkannten RNA-Viren in der Stadtumgebung gesucht. Dafür sammelten sie im Frühjahr 2020 Proben aus 102 Städten in 31 Ländern, darunter den USA, China, Frankreich, Großbritannien und Deutschland. Die Abstrichproben stammten von vielberührten Oberflächen in U-Bahnen, an Bushaltestellen oder Bahnhöfen, aber auch aus Krankenhäusern, Banken und anderen Gebäuden. Zusätzlich nahm das Team Proben aus Grünflächen, Gewächshäusern, Teichen und dem Abwasser.
Probenorte für die Kartierung städtischer RNA-Viren. — © Gao et al./ Nature Communications, CC-by-nc-nd 4.0
Für ihre Analysen nutzte das Team die Metatranskriptomik. Dabei wird zunächst die gesamte RNA in einer Probe sequenziert – egal, ob sie von Bakterien, Viren oder anderen Mikroorganismen stammt. „Man erhält dadurch eine Vielzahl von Genomfragmenten. Die Herausforderung besteht nun darin, herauszufinden, von wem sie stammen: Handelt es sich um ein Bakterium? Ist es ein Virus? Und wenn es ein Virus ist, um welchen Typ handelt es sich?“, erklärt Co-Autor Antônio Pedro Camargo von der Universität São Paulo.
Um diese Frage zu klären, suchten die Forschenden mithilfe eines von ihnen entwickelten Bioinformatik-Programms, geNomad, nach einer für RNA-Viren spezifischen RNA-Sequenz: der Bauanleitung für die RNA-abhängige RNA-Polymerase (RdRP). Dieses Enzym ist für die Vermehrung der Viren essenziell und verrät gleichzeitig ihre Position im RNA-Viren-Stammbaum.
77 Prozent der Viren waren vorher unbekannt
Das Ergebnis: In den Städte-Proben identifizierten die Forschenden 54.945 verschiedene RNA-Viren. Dies ist aber nur ein kleiner Ausschnitt der wahren Vielfalt, wie das Team erklärt. Denn die Analyseresultate sprechen dafür, dass viele weitere Virensequenzen in den Proben unerkannt geblieben sind. Unter den nachgewiesenen RNA-Viren sind 77 Prozent für die Forschung völlig neu – das entspricht gut 40.000 dieser RNA-Viren.
Einige RNA-Sequenzen weichen sogar so stark von allen bekannten Viren-Genomen ab, dass die Forschenden sie zwei neuen Stämmen zuordnen. “Beide neu entdeckten Virenstämme stammen von der Nordhalbkugel: upv.p.001 wurde in vielen Proben aus Nordamerika, Europa und Asien gefunden, upv.p.002 wurde dagegen nur in wenigen Proben aus Nordamerika und Europa nachgewiesen“, berichten Erstautor Zihao Gao von der East China Normal University in Shanghai und seine Kollegen.
Anteile der RNA-Virenstämme in verschiedenen Städten. — © Gao et al./ Nature Communications, CC-by-nc-nd 4.0
Virenvielfalt im Abwasser am größten
„Unsere Ergebnisse demonstrieren, dass städtische Umgebungen ein reiches und vielfältiges RNA-Virom beherbergen“, schreiben die Forschenden. „Die virale Vielfalt ist weit größer als zuvor bekannt“, sagt Camargo. Die RNA-Viren tummeln sich in den menschengemachten Umgebungen unserer Städte, aber auch in natürlicheren Stadtlebensräumen wie Parks, Böden oder Gewässern. Viele Arten kommen in mehreren Habitaten innerhalb der Städte vor - was für eine Verbreitung auch durch uns Menschen oder tierische Stadtbewohner spricht.
Die größte Virenvielfalt entdeckte das Team allerdings im städtischen Abwasser. Das legt nahe, dass viele dieser RNA-Viren mit unseren Fäkalien dorthin gelangten. Während der Coronapandemie hatten Abwasserproben vielerorts gezeigt, dass sich die Ausbreitung von Virusinfektionen sehr gut am Abwasser einer Stadt ablesen lässt. Gleichzeitig bieten die vielen im Abwasser lebenden Bakterien und anderen Mikroorganismen vielen Viren ein reiches Wirtsspektrum.
Viele Bakteriophagen, aber auch potenzielle Humanpathogene
Apropos Wirtspektrum: Gao und sein Team haben auch versucht herauszufinden, welche Organismen von den neu entdeckten RNA-Viren befallen werden. Dafür verglichen sie die RNA-Polymerase-Sequenzen dieser Viren mit denen in einer Datenbank bekannter Virus-Wirt-Assoziationen. Das Ergebnis: „Nur bei 33,4 Prozent der Viren – 17.746 von 52.914 analysierten – konnten wir einen Wirt zuordnen“, berichtet das Team. Von diesen rund 17.700 Viren sind demnach gut 50 Prozent wahrscheinlich Bakteriophagen - Viren, die Bakterien infizieren, darunter auch Arten unserer Darmflora.
Doch auch wir Menschen gehören zu den Wirten: „Unsere Analysen enthüllten 60 RNA-Viren, die mit hoher Wahrscheinlichkeit Menschen infizieren können, außerdem 47 RNA-Viren, die andere Säugetiere befallen“, so die Forschenden. Von den 60 potenziell uns krankmachenden Viren stammen 19 aus städtischen Habitaten, 34 von in der Stadt beprobten Tieren. Ob diese Viren bei uns Krankheiten verursachen und welche ist jedoch noch weitgehend unklar.
Weitere Überwachung empfohlen
„Insgesamt stellt unser Atlas die bislang umfangreichste Sammlung von RNA-Viren aus Metatranskriptomik-Daten dar“, konstatieren Gao und seine Kollegen. „Er liefert wichtige Einblicke in die Vielfalt, Verbreitung und das Wirtsspektrum von RNA-Viren in städtischen Umgebungen – in mehr als 100 Städten weltweit.“ Die neuen Erkenntnisse über diese viralen Mitbewohner in unseren Städten könnten nun dazu beitragen, das Risiko für neue Viruserkrankungen und Epidemien besser abzuschätzen.
Gleichzeitig unterstreichen die Ergebnisse aber auch, wie wenig wir noch immer über unsere virale Umgebung wissen. Eine weitere Erforschung und Überwachung der Viren im städtischen Umfeld sei daher unbedingt nötig, betonen die Forschenden.
Quelle: Zihao Gao (East China Normal University, Shanghai) et al., Nature Communications, 2026; doi: 10.1038/s41467-026-73605-z
