48. Gentechnik und Landwirtschaft

48. Gentechnik und Landwirtschaft
Sicherheit in Österreich
Das Gentechnikgesetz
von 1995 regelt das Arbeiten mit gentechnisch
veränderten Organismen (GVO) und die
Anwendung von Genanalyse und Gentherapie am Menschen.
Die Freisetzung von
GVOs wird durch die
Freisetzungsverordnung
von 1997 geregelt.
Die Verordnung schreibt
genau vor, welche Informationen ein Antrag zur
Freisetzung zu enthalten
hat. Bewertungen dieser Informationen sind
in der Verordnung allerdings nicht enthalten.
Für GVOs oder deren
Produkte gilt die NovelFood-Richtlinie der EU.
Sie legt allgemeine
Bestimmungen für das
In-den-Verkehr-Bringen
neuer Lebensmittel fest.
Die KennzeichnungsVerordnung sorgt dafür,
dass gentechnisch veränderte Stoffe auf der
Verpackung angeführt
werden. Lebensmittel,
die ohne Hilfe der Gentechnik produziert werden, dürfen das Gütesiegel „gentechnik-frei“
führen.
Abb. 1 Die „Schiege“ entstand durch Vermischung
embryonaler Schaf- und Ziegenzellen.
Welcher Teil des Körpers von Schafzellen bzw.
Ziegenzellen bestimmt wird, hängt vom Zufall ab.
Die Bedeutung der Grünen
Gentechnik
Bis zur Mitte dieses Jahrhunderts muss mit
einer Weltbevölkerung von zehn Milliarden
Menschen gerechnet werden. Bis 2025 muss
man die landwirtschaftliche Produktion verdoppeln, um die Weltbevölkerung ernähren zu
können. Man schätzt, dass etwa 25 bis 30 %
der notwendigen Ertragssteigerung durch den
Einsatz der Gentechnologie möglich ist. Durch
die Gentechnologie sollte es zu einem geringeren Einsatz von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln kommen, man hofft auf eine
nachhaltige Wirkung der neuen Technik.
Welche Ziele verfolgt die gentechnische Pflanzenzüchtung?
a) Schutz gegen Krankheiten und Schädlinge
Während die Entwicklung resistenter Sorten gegen bakterielle Erkrankungen noch
in den Kinderschuhen steckt, ist man im
Schutz gegen Viren schon ein Stück weiter gekommen. Man kann das HüllproteinGen (vgl. Kap. 7) eines Virus einer Pflanze
einsetzen und die Pflanze wird dadurch gegen das Virus resistent. Bei vielen Obstund Gemüsepflanzen erweist sich dieser
Ansatz als recht erfolgreich.
Aufgabe,
Experiment
Überlegen Sie, weshalb
man ausgerechnet feste
Tomaten für die industrielle
Herstellung von Ketchup
benötigt.
Hilfe und Information
finden Sie z. B. unter
http://www.quarks.de/
genpflanzen/02.htm
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Zur Erzeugung von Resistenzen gegen Insektenschädlinge verwendet man ein bakterielles Gen. Bacillus thuringiensis (Bt)
erzeugt ein Protein, das die Darmwände bestimmter Insekten zerfrisst.
b) Resistenzen gegen Pflanzenschutzmittel (Herbizide)
Die neuen Herbizide, RoundUp und BASTA
sind die bekanntesten, greifen in grundsätzliche Stoffwechselprozesse der Pflanzen ein, sodass sie absterben. Die Herbizide werden nur in geringen Mengen benötigt
und zerfallen in ungefährliche Produkte. Ge-
1983: erste gentechnisch veränderte Tabakpflanze,
1988: erste wichtige landwirtschaftliche Kulturpflanze (Soja) wird gentechnisch verändert,
1990: erste wichtige Getreidepflanze (Reis) wird
gentechnisch verändert, 1991 folgt Mais, 1992
Weizen,
1991: erste Freilandversuche in der Schweiz mit
gentechnisch veränderten Kartoffelpflanzen,
1994: erstes Produkt auf dem Markt (USA, England): FlavrSavr-Tomate (Anti-Matsch-Tomate),
1995: gentechnisch verändertes Saatgut ist auf
dem amerikanischen Markt erhältlich (Soja,
Mais, Baumwolle),
1999: an der ETH Zürich wird der Vitamin-A-Reis
vorgestellt,
2001: das Erbgut der ersten landwirtschaftlichen
Nutzpflanze (Reis) ist vollständig entschlüsselt.
Meilensteine der Grünen Gentechnik
gen diese Herbizide muss die Kulturpflanze
natürlich resistent gemacht werden. Dies
geschieht durch Einsetzen eines bakteriellen Resistenzgenes. Als Bauer muss man
aber Herbizid und die dagegen resistente
Kulturpflanze sozusagen im „Doppelpack“
kaufen.
c) Verbesserte Pflanzenqualität
Mithilfe gentechnischer Methoden ist es
gelungen, die Qualität von Ernteprodukten
zu verändern. Die Anti-Matsch-Tomate, die
man besser lagern und verarbeiten konnte, ist dafür ein Beispiel. Ganz gezielt werden solche Veränderungen im chemischindustriellen Bereich eingesetzt. So wurden
Kartoffeln in ihrer Stärkezusammensetzung
so verändert, dass sie industriell besser
nutzbar sind.
Tierzucht – die Rote Gentechnik
Bilder gentechnisch veränderter Tiere werden
meist spektakulär in der Presse gezeigt. In
Wirklichkeit ist die Gentechnik in der Tierzucht
bei weitem nicht so erfolgreich wie in der
Pflanzenzucht. Tragen Tiere in allen Körperzellen die gentechnische Veränderung, spricht
man von transgenen Tieren. Enthält nur ein
Teil der Zellen diese Veränderung, werden
sie ¡ Chimären genannt. Solche Chimären
(Abb. 1) sind für die Grundlagenforschung
interessant, aber nicht als Produktionstiere.
Transgene Tiere spielen eine wichtige Rolle in
der Grundlagenforschung, wo Tiere als Modelle für menschliche Erkrankungen dienen
(Abb. 2). Beispiele dafür sind Krebsmäuse
und „Alzheimer-Mäuse“, an denen diese
Krankheiten erforscht werden.
Weiters versucht man für die Arzneimittelindustrie spezielle Proteine aus der Milch transgener Tiere, meist Kühe, Schafe oder Ziegen,
zu gewinnen (Gen-Pharming). Ein Beispiel ist
die Produktion des Blutgerinnungsfaktors VIII
aus der Milch transgener Schafe.
Durch Gentechnik versucht man weiters, die
Widerstandsfähigkeit von Tieren gegen Krankheiten und Stress zu erhöhen. Dabei werden
vor allem Resistenzgene übertragen. Diese
Forschungen haben für die Intensivtierhaltung
große Bedeutung.
Letztlich versucht man auch, durch transgene
Nutztiere die Produktion zu erhöhen. So gibt es
schon einige Schafe, die in ihrer Milch wichtige Heilproteine produzieren, z. B. zur Heilung
der ¡ Mukoviszidose.
Wie sicher ist die Gentechnik?
Seit den ersten gentechnischen Versuchen
wurden die Fragen der Sicherheit und des Risikos diskutiert. 1975 legten GentechnikerInnen in einer Konferenz in Asilomar (Kalifornien) die grundlegenden Richtlinien bezüglich
der Sicherheitsmaßnahmen fest. Es gibt drei
Sicherheitsziele:
1) Das Laborpersonal muss geschützt sein.
2) Es muss vermieden werden, dass ein manipulierter Organismus unkontrolliert in die
Umwelt entkommt.
3) Das Produkt der gentechnischen Verfahren selbst muss sicher sein und darf zu keinen Schädigungen führen.
Für diese Sicherheitsziele sind folgende
Grundsätze notwendig:
„Sicherheitswerkbank“, die ebenfalls ein Entweichen der Luft verhindert. Arbeiten im Labor werden nur mit Schutzkleidung erledigt.
Der Mensch als Verbraucher
und Patient
Wir Menschen sind auch heute schon ständig mit gentechnisch veränderten Produkten
konfrontiert, sei es in Nahrungsmitteln durch
gentechnisch hergestellte Enzyme, Vitamine
und Konservierungsstoffe, sei es durch Enzyme in Waschmitteln und schließlich in vielen Arzneimitteln (z. B. Antibiotika, Insulin).
Bei der direkten Heilung durch gentechnische
Veränderungen von Zellen kennt man zwei
Wege. Bei der somatischen Gentherapie wird
versucht, dem Körper erkranktes Gewebe zu
entnehmen und gentechnisch – durch Einsetzen eines „gesunden“ Gens – zu heilen und
wieder in den Körper zu reimplantieren. Was in
der Theorie plausibel klingt, ist in die Praxis
sehr schwer umzusetzen. Bis jetzt ist es noch
nicht gelungen, einen risikofreien Vektor zu finden. Zu ungewiss sind die Gefahren durch Abstoßungsreaktionen und Auslösung von Krebs.
Ziele der gentechnischen
Pflanzenzüchtung
transgene Tiere
Chimären
Gen-Pharming
Klassifikation nach
Risikopotenzial
biologische
Sicherheit
Laborsicherheit
somatische
Gentherapie
Keimbahn-Therapie
Bei der Keimbahn-Therapie sollen durch
Genmanipulation an den Keimzellen oder am
Embryo Erbkrankheiten verhindert werden.
Diese Art der Manipulation ist wohl der
schwerwiegendste Eingriff aller gentechnischen Möglichkeiten. Die Anwendung am
Menschen ist weltweit verboten.
Klassifikation der Mikroorganismen nach
ihrem Risikopotenzial. Das heißt, dass bei
Arbeiten mit Viren, die auf menschliche Zellen spezialisiert sind, größere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind als bei Viren, die
Bakterien infizieren. Deshalb werden Mikroorganismen hinsichtlich ihres Gefährdungspotenzials in vier Gruppen unterteilt.
Abb. 2 Diese leuchtende
Maus wurde gezüchtet,
indem das Leuchtgen von
Quallen in eine MäuseEizelle gebracht wurde.
Durch das Leuchten der
Maus wird sichtbar, ob der
Gentransfer funktioniert hat.
Biologische Sicherheit: Dabei geht es um die
Frage, welche Stellung der genmanipulierte
Organismus in seiner natürlichen Umgebung
hat; was ein eventuelles Entweichen für die
Umwelt bedeuten würde. Entscheidend ist dabei die Überlegung, ob der Organismus nicht
gegenüber seinen Verwandten einen Überlebensvorteil besitzt. Auch die Frage des „horizontalen Gentransfers“ – der Übertragung von
DNA von einem Lebewesen auf ein anderes,
das nicht in der Generationenfolge ist – ist hier
wichtig. Ebenso muss die Ausbreitungsmöglichkeit der „neuen“ Gene der gentechnisch
veränderten Kulturpflanzen berücksichtigt
werden, etwa durch Auskreuzen.
In diesem Kapitel wurden
die Möglichkeiten der landwirtschaftlichen Nutzung
der Gentechnologie aufgezeigt. Es wurden nur wenige
Gegenargumente gebracht.
Welche kennen Sie selbst
aus Presseberichten oder
Internetseiten? Stellen Sie
eine Liste der Argumente
zusammen.
Laborsicherheit (Abb. 3): Es gibt vier Stufen
von Sicherheitsvorkehrungen (L1 bis L4). Gentechnische Verfahren bedürfen mindestens
des Ausrüstungsstandards der Stufe L2. Labors der höchsten Sicherheitsstufe müssen
luftdicht abgeschlossen sein, innen muss
Unterdruck herrschen, damit weder Luft noch
Organismen entweichen können. Die Abluft
wird gefiltert, für die Arbeit selbst gibt es eine
Die Gentechnologie fordert
die Diskussion heraus.
Suchen Sie im Internet nach
Begriffen wie „Gentechnik/
Sicherheit/Gefahren“ etc.
Achten Sie dabei auf die
Quellenangaben. Ist für diese Webseite eine ablehnende oder eine befürwortende
Gruppe verantwortlich?
Aufgabe,
Experiment
Abb. 3 Im L4-Labor wird nur mit Schutzanzug
gearbeitet.
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