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Besser als die Natur: Mit diesen sechs Projekten wollen Gentechniker unsere Umwelt retten

Kühe, die kein Methan furzen. Mücken, die keine Malaria übertragen. Und Pflanzen, die besonders viel CO2 aus der Atmosphäre filtern. Wie Forscher die Natur mit Gentechnik optimieren wollen.
Simon Maurer
Hat ihren natürlichen Verwandten gegenüber Überlebensvorteile: eine genetisch veränderte Pflanze. Bild: Shutterstock

Hat ihren natürlichen Verwandten gegenüber Überlebensvorteile: eine genetisch veränderte Pflanze. Bild: Shutterstock

Eine Million Arten sind vom Aussterben bedroht, meldet der neuste Bericht des Weltbiodiversitätsrats. Umweltverschmutzung, Pestizide und die Zerstörung von Lebensräumen setzen Tieren und Pflanzen gleichermassen zu. Der Klimawandel verschlimmert die Situation weiter. Die Folgen des ausschweifenden Lebens der Menschen werden immer deutlicher sichtbar.

Jetzt versuchen Geningenieure, die Natur mit moderner Technik besser zu machen. Mit der Genschere Crispr/Cas9 ist es ihnen möglich, Lebewesen in kurzer Zeit genetisch zu verändern. Evolutionsprozesse, die bisher jahrtausendelang dauerten, können im Labor innerhalb von Monaten extrem präzis vollzogen werden. Wissenschafter haben deshalb bereits einige Projekte gestartet, mit denen sie die Natur verbessern wollen.

Das momentan konkreteste Unterfangen ist jenes einer pilzresistenten Kastanie in den USA. Die Schöpfer der Pflanze haben letzte Woche bei den zuständigen Behörden offiziell einen Antrag gestellt, um den Baum in die Wildnis entlassen zu dürfen. Doch es gibt Vorbehalte, auch in Forscherkreisen. «Das Aussetzen einzelner Arten aus Nostalgiegründen macht keinen Sinn», meint Biotechnologie-Professor Martin Fussenegger von der ETH Zürich. «Die Vielfalt der Natur verändert sich ständig, es ist unvernünftig, den Status quo einfrieren zu wollen.» Denn die Globalisierung verbinde die Vegetation der einzelnen Kontinente miteinander, und der Prozess lasse sich auf lange Sicht nicht stoppen.

Laut Fussenegger gibt es durchaus Probleme, die mit dem Einsatz von Gentechnik gelöst werden sollten – zum Beispiel Malaria. Denn heute wird auf eine ineffiziente Art viel Aufwand betrieben, um die krankheitsbringenden Plagegeister zu töten. «Die Mücke überträgt Krankheiten und verursacht so viel Leid – hier könnte mit Gentechnik ein echtes Problem gelöst werden», sagt ETH-Professor Fussenegger.

Man müsse aber genau schauen, welche genetisch veränderten Lebewesen in die Natur ausgesetzt werden. Nicht jeder Eingriff sei gleich zu gewichten. So seien Tiere und Pflanzen aus dem Labor, welche ein zusätzliches Gen haben, das in der Natur sowieso vorkommt, für die Umwelt weniger ein Problem. Sie könnten nämlich durch natürliche Mutationen oder auch Kreuzungen entstanden sein. Problematisch werde es, wenn komplett künstliche Gene, die in der Natur nicht vorkommen, in Umlauf gebracht werden.

Im Folgenden stellen wir sechs Gentechprojekte vor, welche den Niedergang der Natur stoppen wollen:

Der umstrittenste Baum der Welt

Eigentlich bereits ausgestorben: die nordamerikanische Kastanie. Bild: Shutterstock

Eigentlich bereits ausgestorben: die nordamerikanische Kastanie. Bild: Shutterstock

Die nordamerikanische Kastanie war jahrtausendelang eine der prägenden Pflanzenarten der Nordostküste der USA, jetzt gilt sie als vom Aussterben bedroht. In den letzten 150 Jahren hat ein aus Asien eingeschleppter Pilz fast alle Bestände des Baums ausgerottet. Wissenschafter der New-York-State-Universität wollen die zerstörten Wälder deshalb mit einer nordamerikanischen Kastanie aus dem Labor aufforsten, die sie mit der Gen- schere Crispr/Cas pilzresistent gemacht haben.

Die von den Forschern erzeugte resistente Baumvariante zeigt im Vergleich mit natürlichen Bäumen keine Unterschiede: Der Mutant wächst gleich schnell wie seine natürlichen Verwandten, er geht Symbiosen mit den gleichen Mikroorganismen ein und seine Blüten werden von Hummeln und Bienen ebenfalls bestäubt. Der einzige Unterschied besteht in einem zusätzlichen Gen, das die Wissenschafter in die DNA der neuen Kastanie eingepflanzt haben. Das Schutzgen wurde aus dem Erbgut der asiatischen Kastanie entnommen, die dank einer natürlichen Mutation gegen den Pilz immun ist.

Untötbare Frankenbienen

Dank Gentechnik soll die Honigbiene pestizidresistent werden. Bild: Getty Images

Dank Gentechnik soll die Honigbiene pestizidresistent werden. Bild: Getty Images

In Teilen Asiens sind Bienen und andere Insekten wegen des massenhaften Einsatzes von Pestiziden ausgestorben. Fruchtbäume müssen mühsam von Drohnen oder von Arbeitern mit Wattestäbchen bestäubt werden. Mit Hilfe der Gentechnik könnte jetzt aber zumindest die Honigbiene zurückkehren: Wissenschafter versuchen, Bienen zu erzeugen, die gegen Insektenschutzmittel resistent sind. Diese wären in der Lage, auch in den giftverseuchten Regionen zu überleben.

Das Erschaffen solcher Superbienen ist aber ein eher schwieriges Unterfangen. So müssen mehrere Gene ins Erbgut eingeschleust werden, um Moleküle zu erzeugen, welche die Spritzgifte neutralisieren können. Ein weiteres Problem: Die Bieneneier werden bei der Prozedur mit einer Nadel gestochen. Wenn sie danach nicht gesund aussehen, werden sie von den erwachsenen Bienen nicht akzeptiert. Trotz der Herausforderungen schätzt der japanische Molekularbiologieprofessor Takeo Kubo, dass innerhalb der nächsten drei Jahre eine solche Frankenstein-Biene kreiert werden kann.

Kühe, die kein Methan furzen

Sie stösst gleich klimaschädliches Methan aus: eine Schweizer Bergkuh. Bild: Keystone

Sie stösst gleich klimaschädliches Methan aus: eine Schweizer Bergkuh. Bild: Keystone

Nein, das ist kein Witz. Eine Kuh stösst täglich bis zu 250 Liter Methan aus. Das Treibhausgas hat in der Atmosphäre eine etwa 25-mal grössere Wirkung wie Kohlendioxid und trägt massiv zur Erderwärmung bei. Gentechniker wollen Kühe deshalb dazu bringen, kein Methan mehr zu furzen und zu rülpsen. Ein Ansatz, um dies zu erreichen ist, die Bakterienzusammensetzung im Magen der Tiere zu verändern. Methanproduzierende Bakterien sollen mit harmlosen ersetzt werden.

Alleine dadurch können Kühe aber noch nicht klimaneutral gemacht werden. Denn die Genetik der Kuh hat auch Einfluss auf ihre Darmflora. Forscher der australischen Universität Adelaide versuchen deshalb, die genetischen Faktoren zu identifizieren und in einem späteren Schritt zu verändern. In bisherigen Versuchen erreichten die Forscher eine Methanreduktion von bis zu 30 Prozent.

Gentech-Pflanzen gegen den Klimawandel

Wenn sie gross sind, sollen die Setzlinge das Klima retten. Bild: Getty Images

Wenn sie gross sind, sollen die Setzlinge das Klima retten. Bild: Getty Images

Mehrere Forscherteams haben es sich zum Ziel gesetzt, mit Gentechnik die schlimmste Bedrohung für Flora und Fauna zu bekämpfen: den Klimawandel. Die Biologen vom kalifornischen Salk-Institut wollen dafür mehrere Pflanzen im Labor so verändern, dass sie besonders viel CO2 aus der Atmosphäre filtern. Ihre Gentech-Pflanzen sollen das Treibhausgas aber nicht nur als normale Kohlenstoffverbindung in den Wurzeln speichern, sondern als robustes Suberin. Dies ist eine korkartige Substanz, die sich schlecht abbauen lässt und sich darum äusserst gut als Kohlenstoffspeicher eignet.

Die vom Salk-Institut entwickelten Pflanzen sollen laut den Forschern auch essbar sein und dabei helfen, die Menschheit zu ernähren. In bereits fünf Jahren sollen die Pflanzen auf den Markt kommen. Die Finanzierung des Projekts ist sichergestellt, bereits sind 35 Million Dollar zusammengekommen. Zu den Spendern des Projekts mit dem Namen Harnessing Plants gehört auch ein Schweizer, der Unternehmer Hansjörg Wyss.

Alle Mücken werden harmlos

Mücken übertragen eine Vielzahl gefährlicher Krankheiten. Bild: Getty Images

Mücken übertragen eine Vielzahl gefährlicher Krankheiten. Bild: Getty Images

Sogenannte Gen Drives gelten als eine der vielversprechendsten Technologien der Zukunft. Mit ihrer Hilfe können einzelne Gene in kurzer Zeit nicht nur in ein einziges Lebewesen, sondern in alle Individuen einer Population eingebaut werden. Das Funktionsprinzip: Ein Gen wird mit Hilfe der modifizierten Genschere Crispr/ Cas9 in das Erbgut eines Lebewesens eingeschleust. Die Genschere kopiert nun das gewünschte Gen auf alle Chromosomen und stellt so sicher, dass es an alle Nachkommen vererbt wird. Ein genetisches Merkmal wird dadurch nicht nur mit 50-prozentiger Wahrscheinlichkeit vererbt, sondern mit bis zu 100-prozentiger Garantie.

Gen Drives könnten in den nächsten Jahren dazu verwendet werden, Krankheitserreger in Mücken auszurotten, so zum Beispiel die im Mückendarm lebenden Malaria-Plasmodien. Dafür müssten genetisch veränderte Mücken mit einer Anti-Malaria-Sequenz und Gen Drive ausgesetzt werden. Dank der DNA-Modifikation würden die Laborexemplare den Malariaschutz in das Erbgut von allen Mücken weltweit verbreiten. Wenn dies gelänge, könnte der Mensch dazu gebracht werden, seine Mücken-Ausrottungsversuche zu stoppen. Dass dies nötig ist, zeigt ein Blick Richtung Sardinien: Auf der Mittelmeerinsel wurden bereits drei von vier Mückenarten mit Pestiziden vernichtet.

Detox-Behandlung für Mutter Erde

Hier wächst nicht mehr: Sondermülldeponie. Bild: Getty Images

Hier wächst nicht mehr: Sondermülldeponie. Bild: Getty Images

Zahlreiche Böden rund um ehemalige Sonderabfalldeponien sind verseucht und nicht mehr nutzbar. Schon lange wird deshalb versucht, die vergiftete Erde mit Hilfe von Pflanzen zu reinigen, die von Natur aus Giftstoffe aus der Erde filtern.

Deutsche Wissenschafter schufen zu diesem Zweck mit gentechnischen Verfahren eine Pappel, welche verstärkt Schwermetalle aus dem Boden aufnimmt und ihn so auch für andere Pflanzen wieder bewohnbar macht. Teile der Detox-Pflanzen können trotz ihrer giftigen Inhaltsstoffe zur Biogasproduktion weiterverwendet werden.

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