Definition

Gentechnik oder genetische Modifikation ist ein Bereich der Genetik, der die DNA eines Organismus verändert, indem bestimmte Gene verändert oder ersetzt werden. Die Gentechnik wird in der Landwirtschaft, der Industrie, der Chemie, der Pharmazie und der Medizin eingesetzt und kann unter anderem zur Herstellung von Bierhefen, Krebstherapien und gentechnisch veränderten Nutzpflanzen und -tieren verwendet werden. Einziges Kriterium ist, dass es sich bei dem veränderten Produkt um einen lebenden Organismus handelt oder gehandelt hat, der DNA enthält.

Beispiele für Gentechnik

In diesem Artikel werden Beispiele für Gentechnik nach Sektoren aufgelistet, wobei jeder Sektor die DNA-Veränderung mit einem anderen Ziel anwendet. Da das menschliche Genom zwischen 20.000 und 25.000 Gene enthält und diese Gene von wenigen hundert Basenpaaren bis zu über 2 Millionen reichen können, ist die Bandbreite der Gentechnik enorm. Es gibt jedoch viele ethische Fragen, die sich darauf beziehen, wie weit diese Art von Forschung gehen sollte und welche Anwendungen akzeptabel sind.

Chemische Industrie

Die chemische Industrie nutzt die Gentechnik, wenn sie veränderte lebende Mikroorganismen für die chemische Produktion herstellt. Es ist nicht möglich, eine Chemikalie oder ein Material wie eine Säure oder einen Stahlstab gentechnisch zu verändern – sie enthalten keine DNA; Bakterien, die zum Beispiel Säure produzieren, können jedoch gentechnisch verändert werden.

Natürliche chemische Verbindungen sind für die Existenz des Lebens unerlässlich. Diese wurden im Laufe der Jahre durch künstliche (synthetische) Kopien nachgeahmt. Ein Beispiel für die Gentechnik in der heutigen chemischen Industrie ist ein Enzym namens Protease. Protease-Engineering ist die Grundlage der gentechnischen Veränderung bei der Herstellung von Waschmitteln.

Proteasen sind Enzyme, die in jedem lebenden Organismus vorkommen; ihre Funktion besteht darin, den Abbau von Ester- und Peptidbindungen zu katalysieren (zu beschleunigen), die in vielen Arten von Wäscheflecken vorkommen. Proteasegene geben den Zellen die Herstellungsanweisungen für die Proteaseproduktion innerhalb der Zelle (Proteinsynthese). Durch Manipulation dieser Gene können wir die endgültige Form der Protease und einige ihrer Eigenschaften verändern.

Frühere Waschmittel hatten keinen Zugang zu gentechnischen Verfahren, aber auch damals konnten Forscher Proteasen durch Auswahl und Herstellung der besten Stämme verändern. Mit Hilfe der Gentechnik können diese Enzyme weiter verbessert werden, um ein noch weißeres Weiß zu erhalten. Sobald das Gen für die Proteaseproduktion entschlüsselt war, konnte es extrahiert und verändert werden. Es wurden viele Modifikationen vorgenommen, die die Fleckenentfernung bei unterschiedlichen pH-Werten und Wassertemperaturen verbessern.

Andere Beispiele für Gentechnik in der chemischen Industrie sind die weniger umweltbelastende Abwasserbehandlung. Dabei werden die Gene der vielen Bakterienarten verändert, die Abfälle verdauen, ohne dabei ähnlich schädliche Nebenprodukte zu hinterlassen. Ein weiteres Beispiel ist die Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe mit Hilfe gentechnisch veränderter Stämme von Cyanobakterien.

Pflanzenbau

Beispiele aus der Gentechnik im Zusammenhang mit dem Pflanzenbau werden oft herangezogen, um uns zu sagen, warum wir sie nicht kaufen oder essen sollten; eine wachsende Bevölkerung, die nicht die Zeit, den Platz oder oft auch nicht das Wissen hat, um zu Hause Pflanzen anzubauen, bedeutet jedoch, dass wir unsere landwirtschaftlichen Flächen effizienter nutzen müssen. Gleichzeitig ist es wichtig, die natürlichen Lebensräume auf der ganzen Welt nicht zu verkleinern. Gentechnisch veränderte (GV) Pflanzen sind eine Antwort in Form von höheren Ernteerträgen auf einer kleineren Fläche. Die gentechnische Veränderung einer Kulturpflanze konzentriert sich auf eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten, einen höheren Faser- und Nährstoffgehalt oder einen höheren Ertrag – vorzugsweise eine Kombination aus allen dreien. Wenn wir alle Mineralien und Vitamine, die wir brauchen, aus einer Supertomate gewinnen können, die sehr schnell wächst, ohne dass wir Pestizide oder Düngemittel brauchen, und die sogar bei Trockenheit wächst, dann sieht das Thema gentechnisch veränderte Pflanzen plötzlich sehr attraktiv aus.

Viele negative Kommentare in der Öffentlichkeit haben dazu geführt, dass gentechnisch veränderte Pflanzen unpopulär sind; viele gentechnisch veränderte Pflanzen – selbst wenn sie legal angebaut werden – finden keinen ausreichend großen Markt. Das bedeutet, dass Landwirte nur selten das finanzielle Risiko eingehen wollen, sie anzubauen.

Es gibt keine wissenschaftlichen Beweise dafür, dass eine gentechnisch veränderte Pflanze im Vergleich zu einer nicht gentechnisch veränderten Pflanze gefährlich für den Verzehr ist, aber die Gentechnik ist recht neu, und wir können nicht mit Sicherheit sagen, ob die langfristigen Auswirkungen für Menschen oder die Tiere, die sie fressen (die wir dann vielleicht in unseren Burgern essen), schädlich sind. Die einzige gentechnisch veränderte Pflanze, die in der Europäischen Union (EU) legal angebaut wird, ist der Mais MON 810. Der Anbau dieses Mais in der EU könnte in Zukunft ebenfalls verboten werden. Die Bundesgesetze in den USA sind streng in Bezug auf GVO-Tests, aber die Produktion, der Verkauf und der Verzehr von gentechnisch veränderten Pflanzen sind legal.

Viehzucht

Beispiele für Gentechnik in der Viehzucht sollten immer eine Beschränkung der Food and Drug Administration erwähnen, die kürzlich aufgehoben wurde. Die Einfuhr, der Verkauf und die Aufzucht von gentechnisch veränderten Lachseiern war in den USA verboten, allerdings nicht, weil man befürchtete, dass der Verzehr dieser Fische gesundheitsschädlich sein könnte, sondern aufgrund von Kennzeichnungsvorschriften. Dieses Verbot wurde jetzt aufgehoben.

Beim AquaAdvantage-Lachs haben Wissenschaftler die Gene des Chinook-Lachses und des eher hässlichen Stintdorsches (siehe unten) kombiniert, um einen kontinuierlich wachsenden Lachs zu erzeugen (Lachs wächst normalerweise saisonal), der weniger Kalorien verbraucht und benötigt als wilde oder gezüchtete Alternativen. Das Unternehmen hat zwanzig Jahre damit verbracht, diese neue Nahrungsquelle zu testen; Argumente gegen die Verwendung von gentechnisch verändertem Lachs stützen sich in der Regel auf die Tatsache, dass zwanzig Jahre bei der durchschnittlichen Lebenserwartung eines Menschen nicht sehr lang sind.

Während gentechnisch verändertes Rindfleisch schwer zu finden ist, ist es immer noch möglich, dass Ihr Schmorbraten einmal gentechnisch verändertes Futter gefressen hat. Es könnte auch – als es noch lebte – mit gentechnisch verändertem rekombinantem Rinderwachstumshormon (rBGH) injiziert worden sein. Dieses Hormon wird auch an Milchkühe gespritzt. Es wurde berichtet, dass die Milch von rBGH-behandelten Kühen einen höheren IGF-1-Gehalt aufweist, ein Hormon, das das Brust-, Prostata-, Dickdarm- und Lungenkrebsrisiko beim Menschen zu erhöhen scheint. Dies ist nur einer der Gründe, warum gentechnisch veränderte Produkte so umstritten sind. Studien haben aber auch gezeigt, dass die Verwendung von gentechnisch veränderten Futtermitteln die Gesundheit der Tiere verbessert und oft bedeutet, dass die Landwirte ihren Tieren keine Antibiotika und Hormone spritzen müssen – da diese Chemikalien in die Blutbahn der Menschen gelangen können, die das Vieh essen oder seine Milch trinken, kann dies ein doppelt positives Ergebnis sein.

Gemischtes Hühnerfleisch ist (noch) nicht in Ihrem Supermarkt erhältlich, aber Hühner, die mit gentechnisch veränderten Futtermitteln gefüttert wurden, sind oft als solche gekennzeichnet. Es handelt sich also um die verdauten Rückstände verschiedener gentechnisch veränderter Pflanzen und nicht um ein gentechnisch verändertes Huhn, das im Ofen brät.

Genetisch veränderte Hühnereier werden als künftige Quelle für natürliche chemische Verbindungen untersucht. Weibliche Hühner können gentechnisch so verändert werden, dass sie Eier produzieren, die größere Mengen an bestimmten Proteinen enthalten. Diese Proteine werden üblicherweise bei der Herstellung von Arzneimitteln verwendet. Künftige Arzneimittelpreise könnten dank der Gentechnik viel erschwinglicher sein.

Krebstherapie

Beispiele aus der Gentechnik in der Krebstherapie zeigen bereits sehr positive Ergebnisse. Auch hier taucht das Hühnerei auf. In diesem Bereich der Gentechnik werden bakterielle Gene, die bestimmte Proteine produzieren, verändert. Diese Proteine – Sie haben vielleicht schon von dem sehr gut untersuchten Cas9-Protein gehört – bilden Antikörper, die helfen, Viren zu zerstören. Diese Art von Proteinen unterstützt auch einen Mechanismus, der die Immunantwort beim Menschen alarmiert. Da diese Reaktion häufig von Krebszellen unterdrückt wird, könnte Cas9 dem Körper helfen, Krebs zu erkennen und zu bekämpfen. Cas9 wird bereits bei genetischen Erkrankungen wie Sichelzellenanämie und Mukoviszidose erforscht und erprobt.

Hereditäre Erkrankungen

Hereditäre Erkrankungen und Störungen könnten dank der Gentechnik der Vergangenheit angehören – es gibt nur ein Problem, nämlich die ethische Verwendung menschlicher Embryonen zu Forschungszwecken.

In einigen Ländern ist die embryologische Gentechnik legal, und diese Länder stehen in der Kritik. Doch als He Jiankui die Gene von Zwillingsembryonen bearbeitete und sie dann einer Frau einpflanzte, die diese gentechnisch veränderten Kinder zur Welt brachte, geriet die Welt in Aufruhr und Jiankui wurde daraufhin inhaftiert. Die langfristigen Auswirkungen der Gentechnik sind nicht nur unbekannt, sondern die Veränderungen könnten sich auch auf die nachfolgenden Generationen übertragen oder sich ohne die natürliche Kontrolle der Evolution weiter verändern. Für Menschen, die glauben, dass das Leben mit der Empfängnis beginnt oder einen Embryo als lebende, bewusste Person betrachten, gibt es noch mehr ethische Argumente.

Vielen Eltern, die sich einer In-vitro-Fertilisation (IVF) unterziehen, wird die Möglichkeit einer genetischen Präimplantationsdiagnostik (PID) angeboten. Dabei wird die DNA der befruchteten Eizelle untersucht, bevor sie in die Gebärmutter eingesetzt wird. Ziel ist es, mögliche genetische Mutationen ausfindig zu machen. Die Eltern haben die Möglichkeit, „fehlerhafte“ Eizellen zu verwerfen. Viele halten dies für falsch, da wir uns nicht darauf geeinigt haben, was als unerwünschte Mutation gilt. Ein genetischer Fehler, der eine Fehlgeburt verursacht, wäre vielleicht akzeptabel. Aber was ist mit dem Geschlecht, einer erblichen Geisteskrankheit oder der Augenfarbe? In den letzten Jahren sind mehrere Fruchtbarkeitskliniken in Indien dafür gerügt worden, dass sie Paaren männliche Nachkommen versprochen haben. Dies ist kein Beispiel für Gentechnik, aber viele Gruppen befürchten, dass bestimmte physiologische Entscheidungen unkontrolliert in die Gentechnik einfließen könnten. Heute gelten für die gentechnische Veränderung beim Menschen praktisch die gleichen ethischen Argumente wie für die Abtreibung.

Pro und Contra der Gentechnik

Das Für und Wider der Gentechnik ist keineswegs eindeutig geklärt. Auf dem Gebiet der gentechnischen Veränderung des Menschen beeinflussen unsere persönlichen Überzeugungen, wie sich diese Technologie entwickeln und weiterentwickeln wird. In Ländern, in denen das Gesetz besagt, dass das menschliche Leben in der 24. Woche beginnt, wird die gentechnische Veränderung von Embryonen, die nicht ausgetragen werden, wahrscheinlich eher akzeptiert. Diese ethische Frage ist Teil des Arguments der fötalen Persönlichkeit und der Hauptgrund, warum die Gentechnik beim Menschen auf so viel Widerstand stößt.

In der Landwirtschaft befürchtet die Öffentlichkeit die langfristigen Auswirkungen des Verzehrs gentechnisch veränderter Lebensmittel. Diese Ängste halten Landwirte davon ab, veränderte Pflanzen anzubauen, da sie diese möglicherweise nicht verkaufen können und ihr Anbau in vielen Ländern illegal ist. Persönliche Fragen sind oft Meinungen; die tatsächlichen Vor- und Nachteile betreffen die Ergebnisse langfristiger wissenschaftlicher Forschung. Leider handelt es sich bei der Genom-Editierung um eine neue Technologie, und wir haben keine Daten, die mehr als ein paar Jahre abdecken – und schon gar keine, die die Lebenszeit einer oder mehrerer Generationen abdecken.

Profis

Die Pro-Seite der Gentechnik sollte damit beginnen, dass dieses Thema es uns ermöglicht hat, so viel mehr über unsere Gene und die Gene anderer Organismen zu erfahren. Dank der Gentechnik lernen wir, wie die gesamte Palette der DNA-haltigen Organismen – von Bakterien bis zum Menschen – funktioniert.

Die Gentechnik hat uns neue und unerwartete Erkenntnisse gebracht, die uns sagen, wie bestimmte Krankheiten entstehen. Sie hat auch gezielte Therapien hervorgebracht, mit denen diese Krankheiten geheilt oder zumindest gelindert werden können. Nicht nur die Wirkung von Arzneimitteln, sondern auch ihre billigere Herstellung – wie im Fall von gentechnisch veränderten Hühnereiern – kann durch diese Technologie effizienter gestaltet werden.

Die Kombination aus einer wachsenden Weltbevölkerung und der Notwendigkeit, ein sehr instabiles Verhältnis zwischen landwirtschaftlichen Flächen und natürlichen Lebensräumen aufrechtzuerhalten, hat zur Entwicklung gentechnisch veränderter Nutzpflanzen geführt. Diese Pflanzen sind so konzipiert, dass sie einen höheren Ertrag liefern, weniger Nährstoffe verbrauchen und weniger Anbaufläche oder Chemikalien (Herbizide und Pestizide) benötigen. Wissenschaftler können sogar den Geschmack, den Nährwert, die Farben und die Formen verbessern.

Genetisch veränderte Bakterien helfen bei der Herstellung von Biokraftstoffen aus genetisch veränderten Pflanzen. Biokraftstoffe verringern die Auswirkungen der Verschmutzung durch fossile Brennstoffe. Cyanobakterien helfen uns bei der Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe und andere gentechnisch veränderte Mikroorganismen bauen unseren Abfall ab. Die gentechnische Veränderung ist eng mit unserer Ökologie und unserer Zukunft verbunden.

Und wir verbrauchen weniger Ressourcen der Erde, wenn unser Vieh schneller wächst. Wenn Rinder in einem Jahr statt in zwei oder drei Jahren zur vollen Größe heranwachsen, verringert sich der Kohlenstoff-Fußabdruck eines jeden Tieres um zwei Jahre. Wenn die Gene von Rindern so verändert werden, dass sie Krankheiten bekämpfen, enthalten unsere Milch und unser Fleisch weniger Antibiotika- und Hormonrückstände. Gentechnik bedeutet weniger Druck, wichtige, verschwindende natürliche Ökosysteme in Fabriken für die Nahrungsmittelproduktion zu verwandeln.

Gegenargumente

Die Gegenargumente beruhen vor allem auf dem Mangel an Langzeitstudien über die Auswirkungen der Gentechnik, sowohl auf einen Organismus als auch auf die Organismen, die ihn essen. Vielleicht sogar auf diejenigen, die mit ihm leben. Wie bei jeder neuen, aber potenziell schädlichen Technologie haben wir einfach nicht genug Daten.

Ein weiterer Faktor ist, dass wir zwar das menschliche Genom entschlüsselt haben, aber noch nicht alles über jede Funktion im menschlichen Körper wissen, die wir benötigen. Das Darmmikrobiom zum Beispiel ist ein ganz aktuelles Thema. Die Wissenschaftler akzeptieren jetzt, dass die Bakterien im Darm das Gehirn direkt beeinflussen – was vor zehn Jahren noch kaum der Fall war. Aber wie genau die Neurotransmitter des Gehirns mit den Chemikalien im Verdauungstrakt interagieren, ist immer noch ein Rätsel. Anhand solcher Beispiele argumentieren viele Menschen, dass wir nicht versuchen sollten, etwas zu reparieren, wenn wir nicht genau wissen, wie es funktioniert, welche langfristigen Auswirkungen es haben wird oder ob es überhaupt kaputt ist.

Es gibt natürlich noch andere Hürden. Bevor wir wissen, ob die Gentechnik eine tödliche Krankheit für immer beseitigen kann, müssen wir herausfinden, ob es richtig ist, die DNA von Embryonen zu verändern, sie wachsen und geboren werden zu lassen und dann ihr Leben von der Geburt bis ins hohe Alter zu erforschen (und vielleicht auch das ihrer Kinder und Enkelkinder), damit wir sicherstellen können, dass das neue Heilmittel sicher ist.

Bibliographie