Evolutionäre Virologe Daniel Blanco-Melo sucht nach uralten Pathogenen.

Pocken, Masern, Mumps. Dies sind unter den ansteckenden Krankheiten, die europäische Kolonisten wahrscheinlich mit sich gebracht haben als sie im 16. Jahrhundert nach Amerika kamen und den Zusammenbruch indigener Bevölkerungen auslösten. Aber die genauen Viren, die für die Millionen von Todesfällen verantwortlich waren, bleiben unbekannt.

Daniel Blanco-Melo versucht dieses historische Rätsel zu lösen. Als evolutionärer Virologe am Fred Hutchinson Cancer Center in Seattle verwendet er modernste Werkzeuge, um alte Viren zu untersuchen und zu beleuchten, wie sie die menschliche Evolution und Geschichte geprägt haben. In seiner jüngsten Arbeit rekonstruierten Blanco-Melo und seine Kollegen zwei Viren, die zum Zeitpunkt der europäischen Kolonisierung in Mexiko zirkulierten.

"Unsere Forschung zu alten Viren spricht wirklich die Neugier der Menschen an und wie wir Geschichte studieren können", sagt Blanco-Melo. Aber diese Arbeit hat auch eine persönliche Bedeutung für Blanco-Melo als jemanden, der in Mexiko geboren und aufgewachsen ist. Durch genetische Ermittlungen kann er "etwas untersuchen, das mir sehr am Herzen liegt", sagt er, "historische Ereignisse wirklich mit Molekularbiologie verstehen."

Blanco-Melos Faszination für Viren begann in der High School, als er zufällig auf Matt Ridleys Buch "Genome" stieß. Blanco-Melo hatte es als Vatertagsgeschenk für seinen Vater gekauft, las es jedoch selber. Später schrieb er sich mit Unterstützung seines Biologielehrers in ein Bachelor-Programm für Genomik an der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko, kurz UNAM, Campus Cuernavaca, ein.

Als Doktorand an der Rockefeller University in New York City hatte er seine erste Begegnung mit alten Viren. Seine Forschung konzentrierte sich auf bestimmte Viren namens endogene Retroviren, Überbleibsel vergangener infektiöser Viren, die in das genetische Regelwerk eines Wirts integriert wurden.

Blanco-Melo katalogisierte zunächst die genetischen Überreste eines alten Retrovirus namens HERV-T, das sich vor zig Millionen Jahren unter unseren Primaten-Vorfahren verbreitete. Weitere Analysen ergaben, dass ein Gen, das für die Produktion der äußeren Hülle des Virus verantwortlich ist, in der gesamten Primatengeschichte erhalten geblieben ist; selbst moderne Menschen tragen eine inaktive Version davon. Dieses Gen kodiert das Hüllprotein, das dem Virus hilft, eine Zelle zu betreten und zu infizieren, indem es mit einem anderen Protein an der Zelloberfläche interagiert.

Warum sollte ein solches virales Gen so gut erhalten bleiben, fragte sich Blanco-Melo. Welchen evolutionären Vorteil könnte es geboten haben? Basierend auf Studien von Zellen in einer Laborschale vermutet er, dass die alten Primaten das virale Gen übernommen und das verwandte Protein verwendet haben, um das Protein an der Zelloberfläche loszuwerden und so den Eintritt des Virus in die Zellen zu blockieren.

Dieses Beispiel verdeutlicht, wie das genetische Material eines Virus im Laufe der Evolution gegen es selbst verwendet werden kann. "Dieses Projekt hat nicht nur meine Neugier befriedigt, sondern wir konnten es zu einer vollständigen Geschichte darüber entwickeln, wie ein Virus entstand, sich entwickelte, aber auch wie es aufhörte zu existieren", sagt Blanco-Melo.

Möglicherweise können heutige Forscher ähnliche Strategien nutzen, um aktuelle Retroviren zu bekämpfen - "das große Ziel ist HIV", sagt Blanco-Melo.

In jüngerer Zeit hat sich Blanco-Melo mit María Ávila-Arcos, einer evolutionären Genetikerin an der UNAM und einer alten Freundin, zusammengetan, um virale Epidemien zu untersuchen, die indigene Bevölkerungen in Amerika weitgehend ausgelöscht haben.

Blanco-Melo, Ávila-Arcos und ein Team von Forschern extrahierten und isolierten virale DNA aus Skelettüberresten, die sie auf die Zeit zwischen dem 15. und 17. Jahrhundert datiert haben. Diese Überreste stammen aus Massengräbern in einem Kolonialkrankenhaus und einer Kapelle im heutigen Mexiko-Stadt. Archäologische und Krankenhaus-Autopsieberichte legen nahe, dass die Überreste in den Gräbern indigenen Menschen und versklavten Afrikanern gehörten, die Opfer von Epidemien waren, die in den 1540er und 1570er Jahren auftraten.

Basierend auf diesen Erkenntnissen rekonstruierte das Team die genetischen Regelwerke von zwei zu dieser Zeit bisher nicht bekannten Viren - dem humanen Parvovirus B19 und einem menschlichen Hepatitis-B-Virus.

Die Studie, die 2021 in der Zeitschrift eLife veröffentlicht wurde, ist laut Jesse Bloom, einem Virologen am Fred Hutch, der nicht an dieser Arbeit beteiligt war, möglicherweise die erste, die alte virale Sequenzen aus Amerika erhält.

"Zu wissen, welche antiken Viren vor Hunderten von Jahren Menschen infizierten, ist sowohl von großem wissenschaftlichen als auch von historischem Interesse weltweit, aber besonders von Interesse in Amerika", sagt Bloom.

Das Team fand heraus, dass die antiken Viren ähnlich den zeitgenössischen afrikanischen Stämmen waren. Sie "scheinen kurz nach der Ankunft der Europäer in Mexiko angekommen zu sein", sagt Blanco-Melo, "aber sie kamen nicht aus Europa. Sie kamen aus Afrika, praktisch durch den transatlantischen Sklavenhandel."

Through the collaboration, Blanco-Melo has been careful to avoid helicopter research, where outsiders come to a place, get the data and take credit for the resulting work. “These samples should stay in Mexico, should be analyzed by Mexican researchers … and all those results are, of course, going to be communicated back into the communities. That’s our goal,” he says.

Though the two viruses the team identified aren’t likely to have caused massive epidemics, they could have exacerbated some of the symptoms of other diseases. Ongoing projects based on the same samples from Mexico are looking for other viruses and even peptides to get a fuller picture of the viruses from that time — and perhaps pin down big culprits. “There’s a lot more research that needs to be done in order to capture those other causative agents,” Blanco-Melo says.