Biologische Waffen
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Leonhard Rathner - [email protected] Biologische Waffen Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 Einleitung Vor allem durch die Krise im Irak sind bei uns biologische Waffen wieder ins Gespräch gekommen. Die Gefahr, die uns von ihnen droht, wird von beinahe allen Menschen unterschätzt. Da biologische Waffen jedoch sehr einfach, billig und schnell in großen Mengen produziert werden können, sind sie eine große Bedrohung für die Menschheit. Wie wahrscheinlich ist ein Anschlag? 1995 setzten Mitglieder der Geheimsekte "Aum Shinrikyo" in der Untergrundbahn in Tokio Sarin, ein Nervengas frei. Niemand hat mit einem solchen Anschlag gerechnet, er hätte höchst wahrscheinlich auch nicht verhindert werden können. Obwohl der in den dreißiger Jahren entwickelte Kampfstoff bereits in sehr geringen Mengen tödlich wirkt, hätte das Szenario noch viel schrecklicher aussehen können. Die Sekte experimentierte auch mit gefährlichen Mikroorganismen, mit biologischen Waffen. Die Geheimsekte war ein paar Jahre vor dem Anschlag in Zaire, angeblich um Ebola-Opfern zu helfen. Die schreckliche Wahrheit ist aber, daß sie versuchten, Ebola-Viren zu beschaffen und zu kultivieren (mit der Absicht Waffen herzustellen). Man sieht also, daß die Bedrohung durch biologische Waffen viel größer ist, als man annehmen könnte. Wie leicht kommt man an biologische Waffen heran? Auch in Amerika ist ähnlicher Fall aufgeflogen. Der Labortechniker Larry Harris bestellte bei einer Firma für biomedizinische Produkte den Beulenpest-Bazillus Yersinia pestis. Verdächtig wurde er erst dadurch, daß er sich ein paar Tage später wieder an diese Firma wandte und sich erkundigte, wo seine Bakterien blieben. Die Firma wunderte sich, warum der Mann nicht von den großen Sicherheitsvorkehrungen und den damit verbundenen Zeitaufwand für so eine Lieferung Bescheid wußte und setzte sich mit den Bundesbehörden in Verbindung. Harris wurde verhaftet, doch die Welt erfuhr, daß eine Kreditkarte und ein gefälschter Briefkopf genügte um die tödlichen Bakterien zu bestellen. Wieviel kostet die Ausrüstung zur Herstellung biologischer Waffen? Kathleen C. Bailey, frühere Vize-Direktorin der amerikanischen Abrüstungsbehörde, behauptet, daß man mit Geräten um 15000 Dollar in einem nur 25 Quadratmeter großen Raum ein größeres Arsenal an biologischen Waffen herstellen kann. Zum Glück greifen Terroristen nur selten auf solche Waffen zurück. Aber es sind schon Fälle aufgetreten, wo Restaurants einer Statt gezielt mit selbst gezüchteten Salmonellen verseucht wurden. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 1 Leonhard Rathner - [email protected] Seit wann gibt es biologische Waffen? Der kriegerische Einsatz von biologischen Waffen ist selten, er begann aber schon sehr früh. Im 14. Jahrhundert katapultierte eine mongolische Belagerungsarmee Pestleichen über die Stadtmauern von Kaffa auf der Schwarzmeer-Halbinsel Krim. Im 18. Jahrhundert brachte ein englischer Offizier in Nordamerika Blattern-verseuchte Decken zu den Indianern, um unter den Stämmen eine Epidemie auszulösen. In den dreißiger und vierziger Jahren setzte Japan Pestbakterien und andere Erreger gegen China ein. Das ist aber der einzige dokumentierte Einsatz von biologischen Waffen in unserem Jahrhundert. Welche Staaten haben biologische Waffen? Obwohl immer mehr Staaten sich den internationalen Abkommen zur Abschaffung von chemischen und biologischen Waffen anschließen, werden auch immer mehr Staaten verdächtigt, das Verbot von Entwicklung und Besitz biologischer Waffen zu verletzen. 1995 waren es nach der Einschätzung des amerikanischen Büros für TechnikfolgenAbschätzung und des US-Senats siebzehn Staaten, Iran, Irak, Libyen, Syrien, Nordkorea, Taiwan, Israel, Ägypten, Vietnam, Laos, Kuba, Bulgarien, Indien, Südkorea, Südafrika, China und Rußland. Warum werden biologische Waffen so selten in Kriegen eingesetzt? Der Irak hat mittlerweile eingestanden, während des Golfkriegs Scud-Raketen mit biologischen Kampfstoffen besessen zu haben. Hätte Saddam Hussein diese gegen 1 Israel eingesetzt , hätte er mit schärfsten Vergeltungsmaßnahmen seitens der UNO rechnen müssen. Die Amerikaner hatten, obwohl sie nicht mit einem Anschlag mit biologischen Waffen gerechnet hatten, Pläne, einen größeren Anschlag gegen den Irak vorzunehmen. Sie hätten entweder Atombomben eingesetzt, oder durch die Sprengung eines Staudamms die Hauptstadt Bagdad überflutet. Der Grund, warum biologische Waffen so gut wie nie eingesetzt werden, ist derselbe, warum auch seit dem zweiten Weltkrieg keine Atomwaffen mehr eingesetzt worden sind: Man hat Angst, daß der Rückschlag der Feinde noch schrecklicher ausfallen könnte. Warum werden biologische Waffen so selten bei Terroranschlägen eingesetzt? Unter den potentiellen Anwendern biologischer Waffen sind zum Glück die meisten mit der Herstellung nicht ausreichend vertraut und befürchten, sich selbst anzustecken. Obendrein ist die Wirkung solcher Kampfstoffe nicht vorhersehbar. Durch Mutation kann der Krankheitserreger mit der Zeit entweder weniger schädlich oder sogar gefährlicher werden. Biologische Waffen sind also ein unberechenbares Kampfmittel. 1 Es ist nur sinnvoll biologische Waffen gegen Zivilbevölkerung einzusetzen, da heutzutage die meisten Armeen auch in atomar, biologisch oder chemisch verseuchten Gebieten operieren können. Ein Anschlag gegen Soldaten hat im Allgemeinen wenig Sinn. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 2 Leonhard Rathner - [email protected] Wie kann man sich gegen biologische Kampfstoffe schützen? Es ist heute klar, daß man eine große Bevölkerung nicht gegen einen biologischen Angriff schützen kann. Impfungen können zwar einigen Krankheiten vorbeugen, man muß jedoch im Vorhinein wissen, welche Kampfstoffe eingesetzt werden. Auch Antibiotika wirken nur gegen bestimmte Bakterien. Obendrein lassen sich durch die Gentechnik gezielt Organismen schaffen, die gegen Impfstoffe und Antibiotika wirkungslos sind. Auch physische Barrieren helfen nur in manchen Fällen. Zwar wirken die meisten biologischen Substanzen nicht auf gesunder Haut, so daß Atemmasken und Schutzkleidung meist ausreichenden Schutz bieten, und oft nimmt die Ansteckungsgefahr schon nach kurzer Zeit ab, weil Sonnenlicht und Umgebungstemperatur die Erreger abtötet. Aber gewisse Mikroorganismen halten sich bei gewöhnlichen Umweltbedingungen beliebig lange. Die Insel Gruinard vor der schottischen Küste etwa blieb vier Jahrzehnte mit Milzbrand-Sporen verseucht, da man dort in den vierziger Jahren biologische Waffen getestet hatte. Während des Golfkriegs mußten viele Israelis Gasmasken tragen. Daß man eine Bevölkerung jedoch länger so schützt ist nicht realistisch. Die UN-Inspektoren im Irak können bei ihrer Arbeit in der hohen Hitze die Masken kaum länger als 15 Minuten tragen. Wie kann man erkennen, welcher Mikroorganismus eingesetzt wird? Es ist sehr schwierig im Schlachtfeld schnell festzustellen, welcher biologische Kampfstoff bei einem mögliche Angriff eingesetzt wurde. Die Identifizierung mancher Mikroorganismen ist sehr kompliziert. Unter Umständen läßt sich nicht einmal sicher feststellen, ob überhaupt ein biologischer Angriff stattgefunden hat oder eine Seuche auf natürliche Weise ausgebrochen ist. Die Amerikanische Regierung ist im Moment sehr dahinter, neue Detektoren für biologische Substanzen zu entwickeln. Zur Zeit werden bestimmte Wirkstoffe noch durch Antigen-Antikörper-Reaktionen aufgespürt. Das BIDS (Biological Integrated Detection System) zum Beispiel versetzt verdächtige Luftproben mit Antikörpern, die spezifisch - allerdings erst nach etwa 30 Minuten - auf bestimmte biologische Wirkstoffe ansprechen. Welche internationalen Abkommen gibt es über biologische Waffen? Ein Vertrag, der biologische Kriegsführung vollständig verbietet, wurde 1971 von der Genfer Abrüstungskonferenz ausgearbeitet und von der Vollversammlung der Vereinten Nationen gebilligt. Etwa 80 Nationen unterzeichneten die Konvention über biologische Waffen. Dieser Vertrag ist insofern einzigartig, als in ganze Klasse von Waffen ächtet. Seine Wirkung ist schon 113 Staaten die Konvention über das Verbot Lagerung biologischer Waffen und Toxine (BWC unterschrieben. ihm der größte Teil der Welt eine jedoch noch fraglich. Jetzt haben der Entwicklung, Herstellung und Biological Weapons Convention) Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 3 Leonhard Rathner - [email protected] Was sind biologische Waffen? Die Natur wird in drei Reiche eingeteilt: Die Tiere, die Pflanzen und die Protisten. Diese Einteilung kommt von Ernst Haeckel, der den phylogenetischen Stammbaum der Tiere aufgestellt hat. Zu den Protisten zählt man Organismen, die sich von Tieren und Pflanzen durch ihre geringe morphologische Differenzierung unterscheiden und von denen die meisten einzellig sind. Die Protisten lassen sich nochmals in zwei Untergruppen einteilen: Die höheren Protisten wie Algen, Pilze und Protozoen ähneln bezüglich ihres Zellaufbaus den Tieren und Pflanzen (sie sind Eukaryonten). Die niederen Protisten wie Bakterien und Blaualgen unterscheiden sich hinsichtlich ihres Zellaufbaus von allen anderen Organismen beträchtlich (sie sind Prokaryonten). Die Viren sind als nicht-zelluläre Teilchen allen Organismen gegenüberzustellen, da sie sich nicht selbst vermehren können (sie benötigen lebende Zellen für die Reproduktion). Als biologische Waffen können Bakterien, Rickettsien, Viren und biologische Toxine eingesetzt werden. Wie unterscheiden sich die Prokaryonten von den Eukaryonten? Den Prokaryonten fehlt ein von einer Membran umgebener Kern. Die Desoxyribonucleinsäure (DNA) liegt als ringförmig geschlossener Strang frei im Cytoplasma. Obwohl dieses Bakterien-Chromosom die gesamte zur Vermehrung notwendige Information enthält können kleine, ringförmig geschlossene DNA-Moleküle vorliegen, die Plasmide, die jedoch entbehrlich sind. Prokaryotische Zellen enthalten keine Organellen und die Unterteilung der Zelle in destinkte Räume ist weniger ausgeprägt als bei eukaryotischen Zellen. Was sind weitere allgemeine Eigenschaften von Mikroorganismen? Das in ihrer Benennung ausgedrückte Kennzeichen der Mikroorganismen ist die geringe Größe des Individuums. Diese geringe Abmessungen haben wesentliche Konsequenzen hinsichtlich der Morphologie, der Aktivität und Flexibilität des Stoffwechsel und der ökologischen Verbreitung. So haben Mikroorganismen zum Beispiel ein extrem hohes Oberflächen/Volumen-Verhältnis. Die Oberflächenregel Rubens besagt, daß der Energieumsatz der Tiere in der Ruhe nicht der Masse, sondern ihrer Oberfläche proportional ist. Daher haben Bakterien viel höhere Stoffwechselaktivitäten als Gewebe (gemessen in Sauerstoffverbrauch bei gleicher Trockenmasse und Zeit). Mikroorganismen müssen auch eine viel größere stoffwechselphysiologische Flexibilität besitzen. Für Bakterien ist ein hohes Adaptionsvermögen (Anpassungsfähigkeit) eine Notwendigkeit, die sich auf die geringe Abmessungen zurückführen läßt. Eine Mikrokokkenzelle zum Beispiel bietet nur für einige 100000 Proteinmoleküle Raum. Nicht benötigte Enzyme können daher nicht vorrätig gehalten werden. Gewisse der Nährstoffverwertung dienende Enzyme werden nur produziert, wenn der betreffende Nährstoff in der Umgebung der Zelle auftritt. Zelluläre Regulationsmechanismen spielen also bei Mikroorganismen eine erheblich größere Rolle als bei anderen Lebewesen. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 4 Leonhard Rathner - [email protected] Wie ist eine prokaryotische Zelle aufgebaut? <HIER FEHLT EINE SKIZZE EINER PROKARYOTISCHEN ZELLE - FINDET MAN IN JEDEM BIOLOGIE-BUCH> Die Zellen der Prokaryonten sind sehr klein. Die meisten Bakterien sind zum Beispiel stäbchenförmig und selten mehr als 1 µm breit und 5 µm lang. Die Kompartimentierung der Zelle ist erheblich weniger ausgeprägt als bei eukaryotischen Zellen. Weder ist die DNA von einer Kernmembran umgeben noch sind Organellen von der Art der Mitochondrien und Chloroplasten vorhanden. Die im elektronenmikroskopischen Bild eines Ultradünnschnitts als feinfädiges Netzwerk erscheinende Kernregion grenzt unmittelbar an das mit Ribosomen angefüllte Cytoplasma. Die gesamte genetische Information der Protocyte ist auf einem einzigen DNA-Faden, dem Bakterienchromosom, enthalten. Dieses DNA-Molekül liegt als ringförmig geschlossener Strang vor. In vielen Bakterien ist auch extrachromosomale DNA nachgewiesen worden. Diese DNA-Moleküle nennt man Plasmide, die in ihnen lokalisierte Information ist aber entbehrlich. Wie atmen prokaryotische Zellen (Protocyte)? Die eukaryotische Zelle (Eucyte) besitzt Mitochondrien und Chloroplasten. Diese 2 Zellorganellen sind für die Atmung und die Energiegewinnung zuständig . Da Protocyte keine Zellorganellen besitzen, übernimmt die Cytoplasmamembran die Funktion der Energiegewinnung durch Atmung. Welche Unterschiede gibt es in der Zellwand zu Eucyten? Das Stützskelett der Bakterienzellwand besteht aus weitgehend einheitlichen Polymeren, dem Murein (sonst Cellulose und Chitin). Neben diesem Stützskelett kommen auch andere Substanzen in der Zellwand der Bakterien vor. Durch den Anteil solcher Substanzen kann man Gram-positive und Gram-negative Bakterien unterscheiden. Die Zellwand Gram-positiver Bakterien besteht zu 30 - 70% aus dem Mureinnetz, die von Gram-negativen zu weniger als 10% (dafür aber viel mehr Lipide). Zur Erkennung der Gram-Färbung werden Bakterien gefärbt und dann mit Alkohol behandelt. Gram-positive 3 Bakterien bleiben färbig, während Gram-negative Bakterien entfärbt werden . 2 Die Endosymbiontenhypothese besagt, daß sich die Mitochondrien von farblosen aeroben Bakterien und die Chloroplasten von Cyanobakterien herleiten, die mit einer primitiven Eucyte ein endosymbiotisches Verhältnis eingegangen sind. Lipide lösen sich in Alkohol. Wegen dem hohen Lipide-Anteil bei Gram-negativen Bakterien verlieren die Zellwände die Farbe. 3 Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 5 Leonhard Rathner - [email protected] Wieso wirken Antibiotika nur gegen Protocyte? Antibiotika wie das von Fleming entdeckte Penicillin sind Pilze oder Enzyme, die das Mureingerüst auflösen können. Da nur Protocyte ein Mureingerüst besitzen, werden keine eukaryotische Zellen angegriffen. Antibiotika wirken vor allem gegen Gram-positive Bakterien, da diese einen höheren Murein-Anteil in der Zellwand besitzen. Wie kann man Prokaryonten unterscheiden? Die Prokaryonten sind morphologisch relativ wenig differenziert. Der Gestalt nach lassen sich nur wenige Formen unterscheiden, die sich durchweg auf die Kugel (Kokken) sowie gerade und gekrümmte Zylinder (gerade und gekrümmte Stäbchen) als Grundformen zurückführen lassen. Dieser "Einförmigkeit" steht aber eine stoffwechselphysiologische Vielseitigkeit und Flexibilität sondergleichen gegenüber. Während Tiere und Pflanzen durchweg Sauerstoff benötigen, sind mehrere Gruppen der Prokaryonten in der Lage unter anaeroben Bedingungen (Luftabschluß) zu leben. Die zum Wachstum notwendige Energie gewinnen sie durch Gärung oder anaerobe Atmung. Andere Gruppen vermögen Lichtenergie zu nutzen und ihre Zellsubstanz entweder aus organischen Verbindungen oder aus Kohlendioxid aufzubauen. Wieder andere Bakterien sind zur Energiegewinnung durch Oxidation anorganischer Verbindungen oder Elemente befähigt. Weit verbreitet ist auch das Vermögen, molekularen Stickstoff zu fixieren. Welche Bakterien können als Waffe eingesetzt werden? Als Waffen können viele Bakterien eingesetzt werden: Gefährlich ist zum Beispiel Vibrio cholera. Die Übertragung von Cholera ist praktisch nur über Wasser oder Lebensmittel möglich, die mit Bakterien verunreinigt sind. Die Erkrankung kann bereits wenige Stunden nach Auftreten der ersten Symptome zum Tode führen. In unbehandelten Fällen liegt die Sterblichkeitsrate bei über 50 Prozent, bei wirksamer Behandlung sinkt sie jedoch auf unter ein Prozent. Beim Menschen kommen drei Formen der Pest vor: die Beulenpest, die Lungenpest und die Pestsepsis. Alle werden durch das Bakterium Yersinia pestis hervorgerufen. Am bekanntesten ist die Beulenpest; sie trägt ihren Namen, weil die Erkrankten an Leistenbeugen, Achselhöhlen oder Hals charakteristische Beulen bekommen – vergrößerte, entzündete Lymphknoten. Übertragen wird die Beulenpest durch den Biß verschiedener Insekten, die gewöhnlich als Parasiten auf Nagetieren leben und sich einen neuen Wirt suchen, wenn der bisherige stirbt. Bei der Lungenpest ist die Lunge der wichtigste Infektionsherd; hier erfolgt die Ansteckung häufig durch Tröpfcheninfektion von einer bereits infizierten Person. Von der Lunge aus kann sich die Infektion auf andere Körperteile ausbreiten, so dass es zur Pestsepsis kommt, einer Infektion des Blutes. Die Pestsepsis kann auch unmittelbar entstehen, wenn verunreinigte Hände, Lebensmittel oder Gegenstände mit der Mund- oder Rachenschleimhaut in Berührung kommen. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 6 Leonhard Rathner - [email protected] Zur Zeit am meisten ins Gespräch gekommen sind die Erreger des Milzbrandes (Anthrax), Bacillus anthracis. Milzbrand ist eine der am längsten bekannten Krankheiten und wurde nach der bräunlichen Verfärbung der infizierten Milz benannt. In rund 20 Prozent der Fälle führt die Krankheit zum Tod. Die Inkubationszeit beträgt zwei bis drei Tage. Milzbrand kann auf natürlichem Weg insbesondere von Rindern, Schweinen, Pferden oder Schafen auf den Menschen übertragen werden. Die Inkubationszeit beträgt zwei bis drei Tage. Die äußere Form, der Hautmilzbrand, wird durch infizierte Tierhäute oder -kadaver über Schnitte in der Haut oder Hautabschürfungen übertragen. Dieser Typ bleibt oft auf die äußeren Symptome beschränkt, kann aber auch in den Blutkreislauf gelangen und so zu Fieber, Schüttelfrost, Lymphdrüsenschwellungen und Erschöpfungszuständen führen. Der Kranke hat bösartige Pusteln an exponierten Stellen der Haut, so genannte Milzbrandkarbunkel. Die inneren Formen – Lungenmilzbrand und Darmmilzbrand – werden durch Einatmen von Anthraxsporen (z. B. aus Tierhaaren, Wolle oder aus der Luft oder Wasser bei der Verwendung als Kampfmittel) verursacht. Die Sporen befallen die Lunge bzw. den Verdauungstrakt und führen zu Blutungen. Eine Form der Krankheit, welche die Eingeweide befällt, wird vermutlich durch Verzehr von verdorbenem Fleisch oder verdorbener Milch verursacht. Nicht so gefährlich ist das Bakterium Salmonella typhi, der Typhus-Erreger. Übertragen wird diese Salmonellenart durch Milch, Wasser und feste Nahrungsmittel, die mit Fäkalien Erkrankter oder infizierter Krankheitsträger verunreinigt wurden. Die Inkubationszeit (Zeitspanne zwischen Ansteckung und Ausbruch der Krankheit) dauert ein bis drei Wochen. Erste Krankheitszeichen sind: Schüttelfrost, gefolgt von hohem Fieber und Erschöpfung. In manchen Fällen treten auch Kopfschmerzen, Husten, Erbrechen und Diarrhöe auf. Die Erkrankung läßt meist einige Wochen später spontan nach. Bei etwa 20 Prozent der unbehandelten Fälle kommt es jedoch zu Lungenentzündung, Darmblutung, und schließlich tritt sogar der Tod ein. Eiter ist eine dicke weiße oder gelbliche Flüssigkeit an Stellen bakterieller Infektion zum Beispiel durch Staphylococcus aureu. Bestimmte weiße Blutzellen wandern zu dem entzündeten Bereich und verleiben sich die eingedrungenen Mikroorganismen ein. Dann töten sie die Bakterien, indem sie toxische Substanzen in die Bakterienzellen einschleusen. Während dieser Abwehrreaktion gehen auch die Blutzellen zugrunde. Die Trümmer dieser Zellen bilden dann Bestandteile des Eiters. Wie vermehren sich Bakterien? Die Bakterien vermehren sich in der Regel durch Zweiteilung, durch binäre Spaltung. Nach Verlängerung der Zelle bilden sich von außen nach innen fortschreitende Querwände aus, und die Tochterzellen trennen sich. Der Zweiteilung der Zelle geht eine Verdopplung oder Replikation des Bakterienchromosoms voraus. Eine diploide Phase beschränkt sich also auf ein nur sehr kurzes Stadium im Teilungscyclus der Zelle. Die Prokaryonten sind also Haplonten. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 7 Leonhard Rathner - [email protected] Was sind Viren? Viren sind eine Zwischenform zwischen belebter und unbelebter Materie. Innerhalb lebender Zellen können sie sich sehr zahlreich vermehren und dabei ihren Wirt schädigen. Viren enthalten nur einen Typ von Nucleinsäure, entweder DNA oder RNA. Sie sind nicht in der Lage, sich außerhalb lebender Zellen zu vermehren. Viren sind somit keine selbständigen Organismen, sondern bedienen sich lebender Zellen (Wirtszellen) zu ihrer Vermehrung. Die Wirtszelle stirbt dabei ab. Derzeit gibt es für Virusinfektionen keine völlig zufriedenstellenden Behandlungsmöglichkeiten, da die meisten Arzneimittel, die Viren zerstören, auch die Zellen schädigen. Die einzig wirksame Möglichkeit, einer Virusinfektion vorzubeugen, ist die Schutzimpfung. Die Immunisierung mit einem Virusimpfstoff regt das körpereigene Immunsystem zur Bildung bestimmter Proteine an, so genannter Antikörper. Diese schützen vor der Infektion mit dem betreffenden Virus. Die zur Immunisierung verwendeten Viren werden zuvor so behandelt, daß sie selbst nicht mehr krankheitserregend wirken. Welche Viren können als Waffe eingesetzt werden? Es können sehr viele verschieden Viren als Kampfstoffe eingesetzt werden. Am wahrscheinlichsten ist zur Zeit der Einsatz von Ebola-Viren. Dieser auch Sudan-ZaireVirus genannte Mikroorganismus kommt vor allem im zentralafrikanischen Raum vor (große Epidemien zum Beispiel in Zaire). Auf eine (sehr lange) Inkubationszeit von 4 bis 16 Tagen folgt plötzlich hohes Fieber, Durchfall, Erbrechen, Kopf-, Hals- und Brustschmerzen. Die Letalität (Wahrscheinlichkeit, an dieser Krankheit zu sterben) liegt bei 50 - 90%. Was sind Rickettsien? Rickettsien sind eine Gattung von Bakterien, die in der Größe zwischen den Viren und den meisten anderen Bakterien stehen. Rickettsien können sich wie Viren nur innerhalb von Zellenvermehren. Übertragen werden die Rickettsien meist von Gliederfüßern, z. B. von Flöhen, Läusen, Milben und Zecken. Eine Art infiziert Nutztiere wie Rinder und Schafe; sie wird auf den Menschen durch verunreinigte Rohmilchoder durch Tröpfcheninfektion über Milch, Urin, Kot oder Gewebe eines infizierten Tieres übertragen. Rickettsienerkrankungen brechen in der Regel sehr plötzlich aus und sind in den meisten Fällen von Teilnahmslosigkeit, hohem Fieber, Kopf- und Gliederschmerzen und Hautausschlägen gekennzeichnet; im weiteren Verlauf werden oft Blutgefäßwände und das Zentralnervensystem in Mitleidenschaft gezogen. Zur Vorbeugung gegen Rickettsienerkrankungen versucht man, die Überträgertiere auszurotten. Bis 1948 gab es kein Medikament, das gezielt gegen diese Erreger wirkte. Heute kann man Rickettsien mit Breitbandantibiotika bekämpfen. Welche Rickettsien können als Waffe eingesetzt werden? Das Felsengebirgsfieber, eine akute, unter Umständen tödliche Infektionskrankheit des Menschen, die vor allem in Nordamerika verbreitet ist, wird vom Erreger Rickettsia prowazekii hervorgerufen. Die ersten Symptome des Felsengebirgsfiebers sind Kopfschmerzen und Fieber. Drei Tage später stellt sich an Hand- und Fußgelenken ein fleckiger, rosafarbener Ausschlag ein, der sich rasch über den übrigen Körper ausbreitet und seine Farbe dabei in ein dunkles Rotbraun ändert. Diese Krankeitssymptome treten auf, weil die Rickettsien in die Zellen der Blutgefäßwände eindringen und dort Thrombosen auslösen. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 8 Leonhard Rathner - [email protected] Während die meisten Rickettsien gegen Austrocknung und Erhitzen relativ empfindlich sind, überdauert der Erreger des Q-Fiebers, Coxiella burnetti, auch außerhalb seiner Wirte. Die Erreger werden meistens durch Inhalation kontaminierter Staubpartikel übertragen. Was sind Toxine? Toxin sind organische Substanzen, die im Stoffwechsel von Lebewesen (z. B. Bakterien, aber auch Pflanzen, Pilzen und Tieren) gebildet werden und eine schädliche oder tödliche Wirkung auf die Zellen anderer Organismen haben. Toxine von Bakterien werden im Wirtsorganismus von diesen ausgeschieden oder mit Nahrungsmitteln aufgenommen. Da sie sehr empfindlich gegenüber chemischen und physikalischen Einflüssen sind, lassen sie sich nur schwer isolieren. Die Kenntnisse über sie hat man vorwiegend aus den Wirkungen abgeleitet, die sie bei einer Injektion in einen Organismus hervorrufen. Bei den Bakterien unterscheidet man die thermolabilen, von lebenden Bakterien abgesonderten Ektotoxine und die thermostabilen, erst nach Auflösung der Bakterien freiwerdende Endotoxine. Welche Toxine können als Waffe eingesetzt werden? Botulismus, die folgenschwerste Lebensmittelvergiftung, wird durch den Verzehr von Nahrungsmitteln, die mit dem giftigen Bakterium Clostridium botulinum infiziert sind hervorgerufen. Diese Bodenbakterien kommen in vielen Fleisch- und Gemüsesorten vor. Ihre Sporen werden durch 30minütiges Kochen abgetötet, die Giftstoffe können durch ebenso langes Erwärmen auf 80 °C im Wasserdampf zerstört werden. Da sich die Sporen am besten ohne Vorhandensein von Sauerstoff vermehren, bieten ihnen unzureichend haltbar gemachte Lebensmittelkonserven ideale Wachstumsbedingungen. Die Krankheitssymptome zeigen sich in der Regel 18 bis 36 Stunden nach der Nahrungsaufnahme. Die Toxine können von den Enzymen des Verdauungssystems nicht zerstört werden, sie schädigen das Zentralnervensystem und unterbrechen die Übermittlung von Nervenimpulsen. Dies wirkt sich jedoch nicht auf die geistigen Funktionen aus. Die Symptome der Krankheit reichen von Gehbehinderung und Schluckbeschwerden über Seh- und Sprechstörungen bis hin zu Krämpfen. Botulismus führt schließlich durch Lähmung des Atemzentrums zum Tod durch Ersticken. Dies dauert einige Stunden bis mehrere Tage, je nach Menge der aufgenommenen Giftstoffe. Bei etwa zwei Dritteln der Patienten verläuft die Krankheit tödlich. Das von Clostridium botulinum ausgeschiedene Botulismus Toxin A ist ein hitzelabiles Protein, dessen 50% letale Dosis (LD50) etwa 1ng/kg Körpergewicht beträgt. Dieses Neurotoxin ist demnach das wirksamste aller für Menschen tödlichen Gifte überhaupt. Clostridium perfringens ist der Erreger der Gasödemerkrankung (Gasbrand), die eine schwere Wundinfektion darstellt. Früher sind beinahe die Hälfte der Erkrankten an der Krankheit gestorben, heute liegt die Letalität bei ca. 30%. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 9 Leonhard Rathner - [email protected] Quellen (unsortiert) Bücher Schlegel, Hans G.: Allgemeine Mikrobiologie Georg Thieme Verlag, 1992 Pschyrembel, W.: Klinisches Wörterbuch Walter de Gryter, 1990 Artikel Cole, Leonard A.: Biologische Waffen Spektrum der Wissenschaft, Februar 1997 Nelan, Bruce W.: America the vulnerable TIME, November 24, 1997 ? Software Microsoft Encarta 98 Enzyklopädie Microsoft Corporation, 1997 LexiROM Version 3.0 Microsoft Corporation, 1997 World Wide Web (WWW) Biological Warfare (http://www.calpoly.edu/~drjones/biowar-e3.html) CNN - Inspecting Iraq - Weapons Effects (http://cnn.com/SPECIALS/1998/iraq/9802/weapons.effects/index.html) Autor Dieses Spezialgebiet wurde von Leonhard Rathner Wolfgangerstr. 30 A - 4820 Bad Ischl ([email protected]) ausgearbeitet. Biologische Waffen - Ausarbeitung des Biologie-Spezialgebietes von Leonhard Rathner im April 1998 10
