Atome, Gene und die Chemie

Okay, also wenn dieser Beitrag nicht direkt mehrere Millionen Klicks generiert, dann weiß ich auch nicht weiter. Immerhin bediene ich hier gleich 3 der 4 absurdesten Ängste, die man in Deutschland so hat. Die vierte Angst schwankt irgendwo zwischen Asylanten, Homosexuellen und dass die Bundesliga morgen aufgelöst wird. Oder dass es plötzlich kein Bier mehr gibt.

Wenn wir über moderne Landwirtschaft reden, treffen wir auch direkt auf 3 der oben genannten Ängste. Im letzten Text habe ich ja ein wenig über eine sehr präzise Methode gesprochen, um Gene zu verändern. Warum man Gene verändert, kann viele Gründe haben. In der grünen Gentechnik verändert man Pflanzengene, um den entsprechenden Pflanzen neue Eigenschaften zu verleihen. Nun kann man das entweder mit der beschriebenen CRISPR-Methode machen, oder man greift zu „konventionelleren“ Mitteln.
Man kann nämlich auch Pflanzen einer Dosis ionisierender Strahlung aussetzen, um die DNA dieser Pflanzen mutieren zu lassen. Ionisierende Strahlung ist im Prinzip alles von UV-Strahlung, über Röntgenstrahlen, bis hin zu den Gammastrahlen und der kosmischen Hintergrundstrahlung. Die gemeinsame Eigenschaft all dieser Strahlungen ist es, Elektronen aus ihren Atomen zu lösen. Setzt man Lebewesen über einen gewissen Zeitraum einer ionisierenden Strahlung aus, wird diese Strahlung Mutationen auslösen. Menschen bekommen davon übrigens meistens Krebs, leider nur selten Superkräfte (ich hab‘ welche bekommen. Ich werde immer unsichtbar, wenn keiner schaut).
Das Ziel ist, mittels dieser Mutation in den Pflanzen neue Eigenschaften hervorzurufen. Da man allerdings nicht kontrollieren kann, WO diese Strahlung das Erbgut verändert, hat das Verfahren ein bisschen was von Topfschlagen.

Die sogenannte „Lebensmittelbestrahlung“ ist seit einer gefühlten Ewigkeit Teil der Landwirtschaftlichen Praxis und hat einige Nutzpflanzen hervorgebracht, die wir auch heute noch verzehren. Die ersten Ideen, die sich mit dem Einsatz von Bestrahlung zur Veränderung von Nutzpflanzen beschäftigen, stammen aus dem Jahr 1901. 1934 kamen die ersten Pflanzen auf den Markt, die auf diese Art und Weise verändert worden sind. Man könnte fast sagen, dass man in die Bestrahlung dieselben Hoffnungen setzte, wie heute in die Gentechnik. Dieser Artikel der Zeit beschäftigt sich noch ein wenig ausführlicher mit der Lebensmittelbestrahlung.
Interessant ist für mich an dieser Stelle, dass ein solches Verfahren zur konventionellen Züchtung zählt, also keinen strengen Zulassungsregeln unterliegt. Das führt dazu, dass man kaum noch nachvollziehen kann, inwiefern sich Pflanzen aus dieser Züchtungsmethode heutzutage verbreitet und in bestehende Pflanzensorten eingekreuzt haben. Ein Bedenken, das man insbesondere von Gegnern der Gentechnik hört. Man muss an dieser Stelle der Fairness halber sagen, dass die Gefahren beim Verzehr von Pflanzen, deren Saatgut bestrahlt wurde, dieselben Gesundheitsrisiken bestehen, wie es bei Pflanzen der Fall ist, die mittels Gentechnik verändert wurden. Egal ob Strahlung oder Gentechnik, die Gesundheitsrisiken sind, pauschal, die folgenden:




Es gibt keine nachgewiesenen Schädigungen für den Menschen, die sich explizit durch den Verzehr dieser Pflanzen ergeben.

Ich persönlich sehe die Methode der Bestrahlung als ziemlich ineffizient an, mal abgesehen davon, dass insbesondere in Deutschland eine riesen Ablehnung der Kernenergie herrscht. Das Problem mit Bestrahlung ist, dass man sie nie wirklich zielgerichtet einsetzen kann. Bestrahlt man Saatgut, so führt die Bestrahlung zwangsläufig zu Mutationen des Erbguts an zufälligen Stellen. Um also neue, nützliche Eigenschaften in einer Nutzpflanze zu bekommen, muss sehr viel Saatgut verändert werden. Ich hab’s oben schon kurz angeschnitten, die Veränderungen des Erbguts, die mittels radioaktiver Bestrahlung vorgenommen wurden, mussten keiner Behörde gemeldet werden. Die verantwortliche Behörde wäre übrigens die IAEA/FAO. In der EU gelten für bestrahlte Pflanzen nach wie vor dieselben Zulassungsbedingungen, wie für herkömmlich gezüchtete Pflanzen.
Trotz, oder vielleicht gerade wegen der mangelnden Regulation, hat diese Methode der Züchtung Weltweit über 2.300 neue Pflanzensorten hervorgebracht. Darunter sind allein 44 Getreidesorten. Insgesamt beinhaltet die Hälfte des in Europa angebauten Getreidebestandes Erbgut, das ursprünglich mithilfe ionisierender Bestrahlung erzeugt wurde.
Natürlich ist Züchtung neuer Sorten mit neuen Eigenschaften nur eine der Gründe, aus denen man Saatgut und Nutzpflanzen einer ionisierenden Kur aussetzt. Unter anderem möchte man dadurch auch Schädlinge bekämpfen, oder Pflanzen sterilisieren. Praktisch exakt dieselben Ziele, die auch bei der Gentechnik verfolgt werden.

Die Frage, die sich jetzt stellen sollte, ist folgende: Wie deklariert man nun die angebauten Nahrungsmittel, wenn man überhaupt nicht mehr nachvollziehen kann, aus welcher Quelle das Erbgut der Pflanze stammt? Nahrungsmittel, die Gentechnik beinhalten, müssen als solche Deklariert werden. Das dient dem Verbraucherschutz und kommt dem Wunsch der Leute nach, über „künstlich“ erzeugte Gene in Pflanzen informiert werden zu wollen. Bestrahlung erfüllt allerdings das Prädikat „künstlich“ ebenfalls.
Ach, und noch etwas: Wie bewertet man die Gesundheitsrisiken, die sich eventuell aus dieser Form der Züchtung ergeben? Das hat nämlich noch niemand gefragt. Ich habe zwar angemerkt, dass keine pauschalen Risiken von unterschiedlichen Züchtungsverfahren ausgehen, allerdings gab es schon Vorfälle, bei denen sich Nutzpflanzen als giftig erwiesen haben, obwohl sie mittels der heute in diesem Text behandelten Züchtungsverfahren hergestellt wurden. Unter diesem Link findet ihr z.B. die Geschichte der Lenape-Kartoffel.

Positiv zu erwähnen wäre allerdings, dass es keine Patente gibt, die auf so gewonnene Pflanzen mit neuen Eigenschaften angewendet werden können. Allerdings sei nebenbei mal angemerkt, dass die ersten Patente auf genetisch veränderte Pflanzen letztes Jahr ausgelaufen sind, diese also von nun an frei angebaut werden können.

An dieser Stelle möchte ich mal kurz auf die Ironie hinweisen, der wir hier entgegensehen. Die Samen diverser Nutzpflanzen werden seit mehreren Jahrzehnten ionisierender Bestrahlung ausgesetzt. Man kann die Pflanzen nicht mal ansatzweise gezielt mutieren lassen und hat ohnehin kaum eine Ahnung, was sich genau im Erbgut der Pflanzen abspielt. Man hat keinerlei Risikobetrachtung durchgeführt und das Erbgut dieser so veränderten Pflanzen findet sich in unzähligen weiteren Sorten. Dennoch existieren kaum Protestaktionen, die gegen diese Form der Pflanzenzüchtung vorgehen.

Die Gentechnik hat (dank der Bestrebungen diverser Organisationen, die uns in einigen Wochen beschäftigen werden) die wohl am besten untersuchtesten Nutzpflanzen der Welt vorzuweisen. Diese Pflanzen wurden relativ gezielt manipuliert. Es wurde Erbgut an bestimmten Stellen eingebracht und auf die korrekte Funktion untersucht. Im Gegensatz zur Bestrahlung kann man mittels Gentechnik explizit die Gene verändern, die man verändern möchte und muss sich nicht mit zufälligen und unerwünschten Mutationen rumschlagen. Die Zulassungsverfahren für genetisch veränderte Pflanzen sind extrem streng und penibel. Es existieren Methoden, Pflanzen gegen ungewünschte Kreuzung mit anderen Nutzpflanzen derselben Sorte zu schützen, und dennoch springen die Leute beim Wort „Gentechnik“ im Quadrat und fürchten sich.

Ich möchte hier in keiner Weise die Lebensmittelbestrahlung denunzieren. Sie hat auf jeden Fall ihre Daseinsberechtigung und hat der Welt in den letzten Jahrzehnten großartige Dienste erwiesen, genau wie die Technik, auf die wir gleich zu sprechen kommen. Was mir persönlich allerdings außerordentlich auf den Sack geht, ist der unbegründete Hass auf die grüne Gentechnik, obwohl sie in so ziemlich allen Belangen eine bessere Arbeit leistet, als es die Lebensmittelbestrahlung vermag. Im gleichen Atemzug möchte ich natürlich auch klarstellen, dass die Gentechnik kein Wundermittel ist, das alle Probleme dieser Welt zu lösen vermag. Die Verfahren, die pauschal als „Gentechnik“ bezeichnet werden, sind ziemlich gut bekannt und wie wir im letzten Text gesehen haben, auch teilweise unglaublich exakt anwendbar. Es ist häufig die Peripherie, wie z.B. Patente auf Saatgut oder Pestizide, die Probleme bereiten. Auch darauf kommen wir noch zu sprechen.

Das Thema der Lebensmittelbestrahlung ist noch nicht ganz beendet, aber es wird Zeit, dass wir eine Chemikalie ins Spiel bringen, die ebenfalls zur Mutation von DNA in Nutzpflanzen verwendet wird. Dieses Mal allerdings eine ganze Spur gezielter. Und wir reden darüber, wie man diese Formen der ‚gentechnikfreien Mutation‘ eigentlich genau nennt.

Man nimmt eine Chemikalie die in der Lage ist, das Erbgut zu verändern. Zum Beispiel Ethylmethansulfonat, das eine interessante Eigenschaft besitzt. Diese Chemikalie ist nämlich in der Lage, Punktmutationen zu verursachen. Sie ändert einen Baustein unseres Erbguts, nämlich die Base G, sodass bei der Replikation anstelle von Cytosin, Thymin als komplementäre Base verwendet wird. Letztendlich wird an Thymin dann Adenin angefügt und aus dem Basenpaar G/C wurde A/T
Ein beliebter Zielorganismus für die Anwendung dieser Chemikalie ist die sogenannte Acker-Schmalwand, die man auch als Gänserauke kennt. Der wissenschaftliche Name dieser Pflanze lautet ‚Arabidopsis thaliana‘. Diese Pflanze hat einige wunderbare Eigenschaften, die sie zu begehrten Forschungsobjekten in der Gentechnik machen.

By The original uploader was Nina at German Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons
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Die Pflanze nimmt nicht viel Platz weg, sie hat einen Zyklus von 8 Wochen und besitzt ein relativ kleines Genom. Nun lässt man das Genom der Pflanze mittels des Ethylmethansulfonats mutieren. Die Besonderheit dieser Chemikalie liegt darin, dass sie mit einer Wahrscheinlichkeit von 99% die Basen G/C zu A/T mutiert. Man kann an dieser Pflanze also wunderbar die Auswirkungen von Manipulation auf, und die Eigenschaften verschiedener Gene studieren. Aber natürlich ist das Anwendungsgebiet des Ethylmethansulfonats nicht nur auf diese Versuchspflanze beschränkt, sondern kann in jeder beliebigen Pflanze eingesetzt werden.
Möchte man nun sehen, welche Auswirkung die Punktmutation auf das Gen hatte, oder wo sich diese Punktmutation jetzt genau befindet, verwendet man eine Analysemethode, die als TILLING bekannt ist. Targeting Induced Local Lesions In Genomes. Wir reden deshalb über diese Technik, da insbesondere für viele grüne Organisationen das Tilling als ernstzunehmende Alternative für die grüne Gentechnik gesehen wird. Verändert man das Genom einer Pflanze, so baut man in der grünen Gentechnik meist Gene anderer, artverwandter, oder artfremder Pflanzen ein. Ein Hauptkritikpunkt, für viele Menschen.
Beim TILLING wird eben nur eine Punktmutation innerhalb des Genoms der entsprechenden Pflanze ausgelöst, was dort ebenfalls zu neuen Eigenschaften führen soll. Nur mit dem Unterschied, dass man hierbei allein innerhalb der Ursprünglichen DNA der Pflanze bleibt. Das ist allerdings auch gleichzeitig ein großer Nachteil des TILLINGs. Man kann dabei keine komplett neuen Eigenschaften einfügen, sondern ausschließlich bestehende Eigenschaften verändern. Der Goldene Reis, über den wir in einigen Wochen reden werden, wäre nur mit der Methode des TILLINGs nicht zu realisieren gewesen.

Was soll man aus dem Text heute mitnehmen?
Auch in der Landwirtschaft ist nicht alles so grün, wie es sich die Leute immer vorstellen. Ganz im Gegenteil. Die Züchtungsverfahren bedienen sich nur einer anderen Technik, bei der die Manipulation von Erbgut nichts mit der heute angewandten Gentechnik zu tun hat. Die Verfahren, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden, sind zudem noch relativ unkontrolliert. Sie haben auch den entscheidenden Nachteil, dass ausschließlich Eigenschaften, die bereits in den Pflanzen vorhanden waren, verändert werden können. Nutzpflanzen zu kreieren, die z.B. bestimmte Vitamine herstellen, wird somit nicht ohne weiteres möglich sein. Allerdings ist die Bekämpfung von Mangelernährung ein großer Eckpfeiler, der modernen Gentechnik, gemeinsam mit der Hoffnung, innerhalb der nächsten 35 Jahre rund 10 Milliarden Menschen ernähren zu können.
Ich kann es nicht oft genug sagen, aber die momentan in der Gentechnik angewandten Verfahren werden sicherlich nicht all unsere Probleme lösen. Trotzdem bilden diese Verfahren die Grundlage für alle zukünftigen Anwendungen und sind die einzige Möglichkeit, unsere weltweiten Ernährungsprobleme zumindest halbwegs in den Griff zu bekommen.

2 Kommentare zu “Atome, Gene und die Chemie

  1. Danke für diesen sehr informativen Text. Mich regt dieser blinde Hass gegen die grüne Gentechnik ebenfalls auf. Sobald man dieses Wort in den Mund nimmt, wird man von den Menschen regelrecht in der Luft zerrissen. Und das aber auch meist von denjenigen, die von Gentechnik, Physik und Chemie keinerlei Ahnung haben.

    Ich frage mich, ob Aufklärung hilft oder ob die Menschen bereits so in ihrer Anlehnung gegenüber Gentechnik stecken, dass Fakten ohnehin allesamt unter dem Tisch gekehrt werden.

    1. Ich seh‘ das ähnlich pessimistisch. Zumal ich ja vermutlich genau von den Leuten nicht gelesen werde, die diese Aufklärung am nötigsten hätten. Meine Hoffnung liegt eher darin, die Menschen zu erreichen, die noch offen für Argumente und Beweise sind.

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