Gentechnik

Die Gentechnologie ist ein Teilgebiet der Biotechnologie und ein auf den Kenntnissen der Molekularbiologie aufbauendes Verfahren zur Anwendung gezielter Eingriffe in das Erbgut und/oder in die biochemischen Steuerungsvorgänge von Mikroorganismen sog. "Graue Gentechnik", Pflanzen, sog. "Grüne Gentechnik" und medizinischen Anwendungen, sog. "Rote Gentechnik". Insbesondere erforscht die Gentechnologie die Methoden zur Isolierung von Genen und zur Herstellung neukombinierter DNA, vor allem auch über Art-Grenzen hinweg. Dies ist möglich, weil alle Lebewesen den gleichen genetischen Code verwenden (siehe aber: codon usage). Als Ziele werden Verbesserung von Saatgut und einfacheres Gewinnen von Medikamenten genannt.

Elemente der Gentechnologie: Bakterienkultur und Sequenzleiter

Unter Gentechnik versteht man in Deutschland die Anwendung dieser Forschungsergebnisse im großtechnischen Stil. Etliche Produkte, die für den Menschen interessant sind (z.B. Insulin, Vitamine), werden von der einschlägigen Industrie mit Hilfe genmanipulierter Bakterien hergestellt. Für den medizinischen Bereich werden heute schon viele Medikamente gentechnisch produziert. In der Landwirtschaft werden Nutzpflanzen gentechnisch "optimiert". Dabei werden z.B. Resistenzen gegen Pestizide oder Resistenzen gegen "Schädlinge" eingebaut. Es gibt aber auch erste Ansätze Pflanzen mit verbesserten Ölen (z.B. Raps) oder erhöhten Vitaminkonzentrationen (z.B. der sog. Golden Rice) mit Hilfe der Gentechnik herzustellen.

Im anglo-amerikanischen Sprachraum kennt man nur das Äquivalent zu "Gentechnologie", nämlich genetic engineering

Genauer beschäftigt sich die Gentechnologie oder Gentechnik mit der in vitro-Verknüpfung von Nukleinsäure-Molekülen zu neuen, vermehrbaren Molekülen, die Einführung solcher Moleküle in einen Empfängerorganismus und die Vermehrung der neukombinierten Moleküle in diesem Organismus. Meistens wird zunächst die DNA eines Spenderorganismus isoliert und in Fragmente brauchbarer Größe zerlegt. Weiter muss ein geeigneter Vektor (ein Transportvehikel zur Übertragung der Spender-DNA in eine Wirtszelle) isoliert und aufgeschnitten werden. In einem dritten Schritt bringt man die Vektor-DNA mit der fragmentarischen Spender-DNA zusammen und sorgt dafür, dass ein Fragment der Spender-DNA vom Vektor aufgenommen wird. Danach überträgt man die im Vektor neukombiniert vorliegende DNA in die Zellen eines geeigneten Empfängerorganismus und vermehrt die Zellen mit der gewünschten neuen genetischen Information. Neue Entwicklungen ermöglichen das Einpflanzen von Fremdgenen an vorherbestimmten Orten im Genom; dadurch werden die Produktionseigenschaften der modifizierten Zelle vorhersagbar (RMCE Kassettenaustauschverfahren). Wenn all dies geglückt ist, stellen die Zellen des Empfängerorganismus z.B. ein vom Menschen gewünschtes Genprodukt, etwa ein Protein, her, das in gereinigtem Zustand vermarktet werden kann. Solcherart genetisch modifizierte Organismen nennt man transgene Organismen oder gentechnisch veränderte Organismen (GVO) (Beispiel Bt-Mais).

Als Vektoren werden oft Plasmide aus Bakterienzellen verwendet. Bei den Plasmiden handelt es sich um kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die eine Schnittstelle für ein Restriktionsenzym besitzen, das den Plasmidring öffnet und dadurch für die Aufnahme von Fremd-DNA empfänglich macht. Mit Hilfe von Ligasen wird die Fremd-DNA im Plasmid fest verankert.

Eine medizinische Anwendung der Gentechnologie ist die Gentherapie.

Kritik an der Gentechnologie

Die Frage nach dem Einsatz von Gentechnologie im Rahmen der Gentechnik wird oft kontrovers diskutiert. Einerseits ist die Forschung interessant und es sind auch attraktive finanzielle Perspektiven, vor allem für einige wenige Firmen, vorhanden, andererseits ist das Gebiet sehr komplex und der Einsatz ist risikobehaftet und ethisch fraglich, denn die Genmanipulation stellt einen Eingriff in die gewachsene Natur dar (Menschen, die an Gott glauben, nennen dies auch "Gottes Schöpfung"), dessen Folgen nicht absehbar sind und häufig unerwünschte Effekte hervorrufen.

Unerwünschte Nebenefekte: z.B.: "In Petunien wurde ein Gen aus Maispflanzen eingebaut, das eigentlich ihre Blüten lachsrot färben sollte. Diese Petunien zeigten veränderte Wuchsformen, eine verminderte Fruchtbarkeit und eine veränderte Reaktion bei Schädlingsbefall. Ihre Blüten waren überwiegend weiß. Dies ist kein Einzelfall für unerwünschte "Neben"-Effekte: Baumwollpflanzen werfen ihre Kapseln vor der Ernte ab, Pappeln blühen zum falschen Zeitpunkt, pestizidresistente Pflanzen verändern ihr Auskreuzungsverhalten, Kartoffeln werden ungewollt größer, Fische mit Frostschutzgenen zeigen beschleunigtes Wachstum, bei Sojabohnen verholzen die Stengel. Sogar in "einfachen" Organismen wie Hefen und Bakterien gibt es inzwischen genug Beispiele für Effekte, die weder voraussehbar noch gewollt waren. In einigen Fällen änderten sich dabei grundlegende Eigenschaften der Mikroben so sehr, dass sogar giftige Stoffwechselprodukte entstanden." (Zitat von www.greenpeace.de)

Patente auf Leben: In der Gentechnik wird viel Geld ausgegeben. Deshalb möchten die Hersteller gerne Patentschutz auf ihre neuen Produkte (z.B. ein besseres Saatgut). Für die Vermehrung der Lebewesen und Pflanzen müsste man also Patentgebühren zahlen.

Gendrift. Genaussetzungen in der freien Natur sind in der Regel nicht mehr rückgängig zu machen, da sie sich mit anderen Pflanzen kreuzen.

Gentechnikfrei. Man kann als Verbraucher auf Gentechnik verzichten, da genetisch veränderte Lebensmittel gekennzeichnet seinen müssen. Allerdings muss z.B. Schweinefleisch nicht gekennzeichnet werden, wenn das Schwein, genetisch veränderte Nahrung zu sich genommen hat. Außerdem können in Maschinen (z.B. Ölmühlen) oder auf dem Transportweg Verunreinigungen auftreten.

Die alte Gentechnik. Es sollte allerdings berücksichtigt werden, dass es seit nunmehr 30 Jahren in der Zucht von Nutzpflanzen üblich ist, die Samen stark ionisierender Strahlung auszusetzen, um Mutationen im Erbgut hervorzurufen. Die Samen werden ausgesät und die Pflanzen, die die gewünschten Eigenschaften besitzen, werden weiter gezüchtet. Ob dabei nicht auch noch andere Eigenschaften entstehen, die nicht gewünscht sind, wird nicht überprüft. Insofern sind solche genveränderten Lebensmittel schon seit 30 Jahren auf dem Markt. Diese Technik wurde unter anderem bei Weizen, Roggen, Äpfeln, Zitrusfrüchten, Sojabohnen, Reis, Mais, Tomaten, Pfirsichen und Bananen angewendet. Bis heute werden für Nahrungsmitteln, die auf diese Art und Weise gezüchtet werden, keinerlei Tests verlangt.

Weblinks

Literatur

Schrimpf, Gangolf (Hrsg.): Gentechnische Methoden. Eine Sammlung von Arbeitsanleitungen für das molekularbiologische Labor. 3. Aufl. 2002, 512 S., 70 s/w Abb. Ringheftung. Spektrum Akademischer Verlag ISBN 3-8274-1103-3
Thilo Spahl / Thomas Deichmann: Das populäre Lexikon der Gentechnik (Frankfurt/Main 2001)
Frank Kempken, Renate Kempken, Kerstin Stockmeyer: Gentechnik bei Pflanzen (Berlin 2003)
Manuel Schneider (Hg.): Genopoly. Das Wagnis Grüne Gentechnik. Reihe "Politische Ökologie" Nr. 81-82 (März/April 2003, Bezug über Ökom-Verlag München: http://www.oekom.de)