Amandus-Abendroth-Gymnasium

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Amandus-Abendroth-Gymnasium_
Abendrothstr.10_______________
27474 Cuxhaven_______________
Facharbeit
im Leistungskurs Biologie
Ökologische Aspekte genetischer Veränderungen
an Kulturpflanzen
( „grüne Gentechnik“ )
Verfasser: Carlos Yniguez
Fachlehrer: Christiane Schneider
Abgabetermin: 24.03.2004
2
Hiermit versichere ich, dass ich die Arbeit selbstständig angefertigt,
keine anderen als die angegebenen Hilfsmittel benutzt und die
Stellen der Facharbeit, die im Wortlaut oder im wesentlichen Inhalt
aus
anderen
Werken
entnommen
wurden,
mit
genauer
Quellenangabe kenntlich gemacht habe.
Verwendete Informationen aus dem Internet sind der Lehrerin
vollständig im Ausdruck zur Verfügung gestellt worden.
Cuxhaven, den 11.02.2004
Carlos Yniguez_________
___________________
3
1. Einleitung
Jeder hat sicherlich schon mal etwas von Gentechnik gehört, evtl. sogar im
Zusammenhang mit Pflanzen. Wenn die Allgemeinheit von Gentechnik bei
Pflanzen spricht, wird oft von „grüner Gentechnik“ geredet. Obwohl dieses
Thema immer aktueller wird und häufig auch aus verschiedenen
Perspektiven betrachtet und sehr kontrovers diskutiert wird, bleiben noch
viele Fragen offen.
Mit dem Thema „Gentechnik“ sind viele Ängste verbunden, welche oft
stichhaltig mit Forschungsversuchen begründet werden können.
Das Schlagwort der Gentechnik in Bezug auf Pflanzen ist die „Resistenz“.
Diese ist der eigentliche Beweggrund wieso überhaupt versucht wird,
bestimmte Gene von Pflanzen zu modifizieren/verändern. Die Ursachen des
Schadens an Kulturpflanzen reichen von einfachen Raupen bis hin zur
Dürre.
Im Laufe der Jahre ist es Forschern gelungen gesamte Genome höherer
Pflanzen zu entziffern, welches ihnen erleichterte bestimmte Gene
„auszutauschen“ und somit die Resistenz gegen beispielsweise Dürre zu
maximieren.
Ziel dieser Facharbeit ist es dem Leser ein Einblick in die Gentechnik in
Bezug auf Pflanzen zu geben. Damit der Leser überhaupt erst einmal einen
Überblick bekommt von der Art und Weise wie Gentechnik auf Pflanzen
angewandt werden kann, möchte ich verschiedene Methoden erläutern mit
denen es möglich ist das Erbgut einer Pflanze zu verändern. Zu diesen
Methoden zählt sowohl die Veränderung des Erbguts durch den
„natürlichen“ Einsatz von Bakterien, als auch der Einsatz der „Genkanone“.
Ich werde versuchen dem Leser Schritt für Schritt einzelne Eigenschaften
der Gentechnik interessant zu erläutern um ihm somit das Verstehen der
einzelnen Methoden zu erleichtern. Mit Hilfe dieser Informationen werde
ich aktuelle, genetisch veränderte Pflanzen vorstellen, wie beispielsweise
der Mais, die Tomate oder den Raps. Weiterhin werde ich auf die
ökologischen Aspekte und die damit verbundenen Folgen der Gentechnik an
4
Kulturpflanzen eingehen, wobei ich mich auf aktuelle Statistiken beziehen
werde und gleichzeitig an Hand von Forschungsergebnissen erklären werde
wieso über das Thema Gentechnik immer kontrovers diskutiert wird.
2. Begriffserläuterungen zum Thema
Zur Einführung in die Gentechnik möchte allgemeine Einzelheiten der Zelle
und Zellorganismen der Pflanze wiederholen, sowie eine möglichst exakte
Definition einer Kulturpflanze anführen.
Die DNA & das Gen
Der Grundbaustein für die Gentechnik ist die Desoxyribonukleinsäure,
sprich DNS. Zwischen DNS und DNA besteht kein Unterschied, außer das
DNA Englisch ist und „Desoxyribunucleinacid“ bedeutet. Diese beinhaltet
das Erbgut aller Organismen, egal ob Bakterium, Pflanze, Tier oder
Mensch1. Von großer Bedeutung sind die vier Basen der DNA (Adenin,
Cytosin, Thymin, Guanin). Wie wir wissen, codieren diese vier Basen die
Erbinformation.
Das Gen
Als Gen kann man einen bestimmten Abschnitt der DNA oder RNA
bezeichnen. Es wird bis jetzt als „kleinste funktionelle Einheit der
Vererbung“2 definiert. Die Größeneinheit eines Gens wird in Basenpaaren
(bp) oder Kilobasenpaaren angegeben. So sind 1000 Basenpaare (bp) ein 1
Kilobasenpaar (kb). Ein DNA-Molekül mit 1000 bp hat eine durschnittliche
Breite von 2 Nanometer (nm) aber eine Länge von rund 320 nm. Ein
Nanometer sind 10-9 Meter.
Genom bezeichnet.
Das Plasmid
1
2
Vgl. Riewenherm, S. (2000), S.10
www.wissen.de Stichwort: Gen
Alle Gene eines Organismus werden als
5
Plasmide sind zusätzlich zufindende DNA-Moleküle welche eine zirkuläre
Struktur besitzen. Plasmide kommen sowohl in Prokaryonten als auch in
Eukaryonten vor. Wissenschaftler haben es geschafft Plasmide so zu
modifizieren, dass sie fremde DNA aufnehmen können. Die Plasmide
spielen in den Transformations-Methoden eine sehr große Rolle und werden
deshalb auch häufig als „Gen-Fähren“ oder „Vektoren“ bezeichnet.3
3. Herstellung einer transgenen Pflanze
Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden erforscht mit denen es
möglich wurde, das Erbgut einer Pflanze zu verändern. Nur drei Methoden
konnten sich durchsetzen. Dies liegt daran das bei sehr komplizierten
Methoden, die Wahrscheinlichkeit zu gering war, dass die
2. Generation die, durch die Transformation errungenen Eigenschaften,
beibehielt. Oftmals war die gentechnisch veränderte Pflanze nicht einmal in
der Lage sich zu reproduzieren, weshalb das angewandte Verfahren nicht
weiter praktiziert wurde.
Insgesamt wurden schon 150 Pflanzen erfolgreich transformiert, d.h.
gentechnisch verändert4. Darunter befinden sich auch viele Nutzpflanzen
wie beispielsweise Äpfel, Mais oder Tomaten.
Unter einer „transgenen“ Pflanze versteht man eine deren Erbgut verändert
wurde, wobei die veränderte DNA oft als „Transgen“ bezeichnet wird. Der
eigentliche Vorgang wird einfach als „Transformation“ definiert. Bei einer
Transformation werden immer nur einzelne oder wenige Gene übertragen.
Dabei ist es interessant das nicht nur Gene von einer Pflanze in die andere
übertragen werden können, sondern es ist gleichzeitig möglich gewisse
Gene eines Bakteriums auf eine Pflanze zu übertragen. Somit lassen sich
nicht nur einzelne Eigenschaften einer Pflanze modifizieren, sondern es
besteht die Möglichkeit komplett neue Merkmale zu erschaffen.
3
4
www.biosicherheit.de , lexikon, stichwort: plasmid
Vgl. Kempken, F. (2003), S.85
6
Die drei verschiedenen Verfahren unterscheiden sich in einem wesentlichem
Punkt. So nutzt die Methode des „agrobacterium-tumefaciens“ eher von
„Natur aus gegebenen“ Eigenschaften. Wohingegen die biolistische
Transformation nicht so intensiv sich „Gebrauch von der Natur“ macht.
3.1 Transformation mit Agrobacterium-tumefaciens
Die Herstellung einer transgenen Pflanze mittels der Agrobacteriumtumefaciens-methode ist wohl die am meist bekannteste. Anhand des
Namens lässt sich leicht herleiten das es sich um ein Bakterium handelt.
Eine Wunde im Pflanzengewebe ist die mindeste Vorraussetzung für diese
Art gentechnischen Eingriff. Der Grund dafür liegt darin, dass eine
verwundete Pflanze spezifische Stoffe aussondert, was dazu führt dass das
Agrobacterium-tumefaciens ist ein Bodenbakterium welches in der Lage ist
sein Erbgut auf das der angegriffenen Pflanze zu übertragen. Gleichzeitig
ruft das Bakterium die Bildung von Tumoren hervor, welche als
„Lebensraum für die Bakterien dienen“5. Diese Tumore werden auch
„Wurzelhalsgallen“ genannt. 1907 entdeckte man zuerst das dieses
Bakterium dafür verantwortlich war, solch eine Reaktion bei einer Pflanze
auszulösen. Ungefähr 70 Jahre später fanden Wissenschaftler, zusätzlich zu
der genomischen DNA, sehr große Plasmide von einer Größe von 200 bis
800 kb6. Es dauerte nicht lang und man stellte fest, das dies diese Plasmide
die Tumoren verursachten und nannte sie deshalb „Tumor induzierende
Plasmide“ (Ti-Plasmide). Diese Plasmide tragen zum einen Gene, welche
dazu beitragen verwundete Zellen erkennen zu können und zum anderen
Gene, die für den Transport der T-DNA in die pflanzliche Zelle
verantwortlich sind. Bei der T-DNA (Transfer-DNA) handelt es sich um ein
Teil des Ti-Plasmids. Allerdings sind zwei wesentliche Aspekte noch nicht
erforscht. Zum einen der genau Ablauf der T-DNA Übertragung in die
pflanzliche DNA und zum anderen kann der genaue Integrationsort noch
nicht bestimmt werden, d.h. die Integration geschieht immer zufällig.
5
6
Kempken, F. (2003), S.86
Kempken, F. (2003), S.87
7
3.2 Die biolistische Transformation
Die biolistische Methode unterscheidet sich im ganzen von der
Agrobacterium-tumefaciens Methode zur Herstellung einer transgenen
Pflanze.
Umgangssprachlich
ist
die
biolistische
Methode
oft
in
Zusammenhang oder sogar nur als „Genkanone“ bekannt. Bei dieser
Methode werden zuerst Wolfram- oder Goldpartikel mit DNA beschichtet.
Anschließend wird pflanzliches Gewebe oder einzelne Zellen mit den
Partikeln inkl. DNA beschossen. Die ersten Entwürfe wurden noch mit
Schießpulver
betrieben.
Heute
wird
komprimiertes
Helium
zur
Beschleunigung verwendet. Die dabei erreichte Geschwindigkeit beträgt in
etwas 1300m/s7. Aufgrund der immens kleinen Größe der Partikel, dringen
diese in die Zelle eine ohne einen bedeutenden Schaden zu verursachen.
Die
Herstellung
einer
transgenen
Pflanze
mit
der
biolistischen
Transformation hat gegenüber anderen Methoden mehrere Vorteile. Im
Vergleich mit der Agrobacterium-tumefaciens Methode besteht kein
langwieriger Prozess der Übertragung. Hinzu kommt, dass die bei der
biolistischen Methode verwendeten Vektoren nicht so kompliziert aufgebaut
sind,
wie die, die bei
dem
Agrobacterium-tumefaciens Vorgang
verwendeten. Der wahrscheinlich größte Vorteil liegt jedoch darin, dass die
biolistische Methode nicht eingeschränkt anwendbar ist, sondern für alle
Organismen verwendet werden kann. Ob die Durchführung dieser Methode
jedoch erfolgreich abläuft ist von verschiedenen Faktoren abhängig: DNAMenge pro Gold- oder Wolframpartikel, die Geschwindigkeit der Partikel,
die Partikelzahl und Größe, sowie die Art und Dichte der verwendeten
Zellen oder Gewebe2.
3.3 Die Protoplastentransformation
Pflanzliche Zellen besitzen im Gegensatz zu tierischen Zellen eine
Zellwand. Diese besteht zum Großteil aus Zellulose und muss bei der
Protoplastentransformation abgebaut werden. Dazu werden Zellulasen
(Enzyme) benötigt, welche die Zellwand systematisch abbauen. „Als
7
2
Vgl. Kempken, F. (2003), S.96
Vgl. Kempken, F. (2003), S.96
8
Konsequenz entstehen zellwandlose, abgerundete Protoplasten, die in einem
isoosmotischen Medium gehalten werden müssen, damit sie stabil bleiben.“8
Von diesem Punkt an bestehen zwei weiter Methoden mit denen man die
DNA in die Protoplasten integrieren kann. Bei der ersten handelt es sich um
die Verwendung des sogenannten „Polyethylenglykol“ (PEG). Durch die
Verwendung von PEG entstehen Einstülpungen in der Membran, welche
permeabel für die einzuschleusende DNA sind. Sobald höhere Mengen von
PEG verwendet werden, besteht auch die Möglichkeit das Protoplasten
komplett miteinander verschmelzen und DNA aufnehmen.
4. Die verbesserte Anpassung an Umweltbedingungen
Der
Aspekt
der
Umweltbedingungen
verbesserten
durch
Anpassungen
Transformation
ist
von
Pflanzen
wohl
einer
an
der
interessantesten, da er sich mit einer Vielzahl verschiedener Themen
befasst. Zum einen wird hier die Resistenz gegen Herbizide thematisiert,
zum anderen auch die Resistenz gegen verschiedene, entscheidende
Faktoren wie Trockenheit (Dürre).
4.1 Resistenz gegen Herbizide
Der ein oder andere mag sicherlich wissen was Herbizide sind, jedoch muss
hier differenziert werden. Herbizide sind chemische Mittel, die angewendet
werden um Unkraut oder Konkurrenzpflanzen zu bekämpfen. Der genaue
Unterschied zwischen Herbiziden liegt in der Wirkweise. Zum einen gibt es
Herbizide die nur bestimmte Pflanzen angreifen bzw. schaden und zum
anderen gibt es auch Herbizide die einer sehr breiten Masse von Pflanzen
schaden. Hier unterscheidet man selektive Herbizide und Totalherbizide.
Die wohlbekanntesten Totalherbizide sind „RoundUp“ (Glyphosat) und
„Basta“ (Phosphinothricin).
4.1.1 Eigenschaften von RoundUp & Resistenz gegen RoundUp
8
Kempken, F. (2003), S.98-99
9
Die Wirkweise von RoundUp ist im groben relativ einfach zu verstehen. Bei
der Anwendung von RoundUp wird bei der angegriffenen Pflanze das
Enzym „5-Enol-pyruvylshikimat-3-Phosphat-Synthase“ (EPSP-Synthase)
inhibiert. Dieses Enzym ist lebenswichtig für die Pflanze, da es zur
Produktion von aromatischen Aminosäuren beiträgt. Menschen und Tiere
besitzen dieses Enzym nicht, weshalb RoundUp in dem Sinne, nicht
schädlich für Menschen oder Tiere ist.9
Wissenschaftler haben es, wieder mit bakterieller Hilfe, geschafft Pflanzen
gegen RoundUp Resistent zu machen. Diese Resistenz wurde mit Hilfe vom
Agrobacterium-tumefaciens
erschaffen.
Im
Detail,
wurde
vom
Agrobacterium-tumefaciens die EPSP-Synthase isoliert und in andere
Pflanzen integriert. Neben dieser Methode besteht noch die Möglichkeit
eine mutagenisierte EPSP-Synthase einzufügen, welche gegen RoundUp
resistent ist.
4.2 Resistenz gegen Insekten
Die Resistenz gegen Schadinsekten hat eine große Bedeutung erlangt,
insbesondere im Zusammenhang mit der Gentechnik. Besonders in der
Landwirtschaft haben Pflanzen, die so transformiert worden sind dass sie
gegen Schadinsekten resistent sind, enorm an Bedeutung gewonnen. Der
Schaden der von Insekten verursacht wird lässt sich differenzieren. Insekten
sind in der Lage Pflanzen direkt zu schaden, d.h. durch „Fressen“ oder
indirekt durch Viren oder Bakterien. Um Schadinsekten zu bekämpfen
werden oft Pestizide angewendet, wobei die Verwendung von Pestiziden
zweifellos aus ökologischer Sicht bedenklich gesehen wird10.
4.2.1 Bacillus thuringensis und Bt-Toxin
Bacillus thuringensis ist ursprünglich ein natürliches Bodenbakterium,
welches für Fraßinsekten ein giftiges Kristallprotein bildet11. Die Wirkung
vom Bt-Toxin (Gift welches vom Bacillus thuringensis produziert wird)
9
Kempken, F. (2003), S.128
Kempken, F. (2003), S.130
11
Vgl. www.biosicherheit.de ; stichwort: bacillus thuringensis
10
10
entfaltet sich erst im Darm der Insekten. „Im Insektendarm werden die
[Delta]-Endotoxine in die aktive Form umgewandelt, die sich in die
Zellmembran der Darmepithelzellen einlagert.“12 Durch diese Umwandlung
und Einlagerung kommt es zu fatalen Schäden im Darm der Fraßinsekten,
welche dann letztendlich zum Tod führen. Wissenschaftlern gelang es Gene
welche Bt-Toxine produzieren, zu modifizieren und in
wichtige
Nutzpflanzen zu integrieren, welche von Natur aus nicht solch einen
„Abwehrmechanismus“ besitzen.
4.2.2 Der Bt-Mais
Sehr interessant bezüglich dieses Gesichtspunkts, ist die gelungene
Integrierung solcher Gene in die Maispflanze. Der sogenannte Bt-Mais war
die erste gentechnisch veränderte Pflanze, die nicht nur angebaut werden
durfte, sondern deren Erntegut auch verkauft worden durfte. Der Grund für
Genehmigung bestand wohl darin, dass ca. 10% des Ernteverlusts auf den
sogenannten „Maiszünsler“ (Ostrinia nubilalis) zurück zu führen war.
Dieser frisst sich, nachdem er die Blätter angefressen hat, in den Stängel der
Maispflanze und „holt“ diese anschliessend aus. Aufgrund dieser Art und
Weise dem Mais zu schaden, war die Erzeugung von „Bt-Mais“ fast
evolutionär. Denn vor dieser Möglichkeit, die Bt-Toxin erzeugenden Gene
in den Mais zu integrieren, half die Besprühung von Insektiziden nicht
gegen den Maiszünsler. Kommerziell und ökologisch war dies von großer
Bedeutung, da 1996 und 1997 durch die Verwendung von Bt-Mais (in den
USA) die benutzte Insektizidmenge im Maisanbau um 10% gesunken ist,
wobei der Ertrag um 9% anstieg.13
5. Verbesserte Anpassung an Stressfaktoren
Vorausgehend sei gesagt, dass Pflanzen im allgemeinen sehr an ihren
Standort gebunden sind und sich diesem auch meist anpassen. Somit sind
12
13
Kempken, F. (2003), S.131
Kempken, F. (2003), S.132
11
Pflanzen an ihren eigenen Lebensraum „gewöhnt“. Bei der Analyse der
Anpassung an Stressfaktoren müssen insbesondere die abiotischen Faktoren
beachtet werden. Die relevantesten Faktoren sind die physiographische,
edophische und hydrologische Umwelt. In Zukunft wird es aus
verschiedenen Gründen lebensnotwendig sein Pflanzen gentechnisch an
Stressfaktoren anzupassen. Aus verschiedenen Studien geht hervor, dass die
jetzt benutzbare Ackerfläche zukünftig nicht ausreichen wird, um die
Weltbevölkerung zu ernähren. Deshalb liegt die Idee sehr nahe,
Nutzpflanzen durch Transfirmation an andere Lebensraumverhältnisse
anzupassen.
In direktem und indirektem Zusammenhang mit den Stressfaktoren hängt
der oxidative Stress. „Darunter versteht man das Auftreten toxischer
reaktiver Sauerstoffverbindungen oder abgekürzt ROS (reactive oxygen
species).“14 Im Detail schadet ROS den Nukleinsäuren und somit den
Zellstrukturen. Nach der Bildung von ROS sorgen bestimmte Gene für die
Bildung von Antioxidanzien, welche dem ROS entgegenwirken.
Bei ROS welche auf Salz oder Trockenheit zurückzuführen sind, versucht
die Pflanze das Wasser nicht aus der Zelle nach aussen passieren zu lassen.
„Glycinbetaine“ zählen zu den Substanzen, die Pflanzen benötigen um das
Wasser
auf
zellulärer
Ebene
zurückzuhalten.
Bei
der
Ackerschmalwandpflanze (Arabidopsis thaliana) ist es bereits gelungen sie
so zu transformieren, das sie eine erhöhte Konzentration an Glycinbetainen
produziert, was zur Folge hat, dass sie eine höhere Salztoleranz aufweist.
Ein fast genauso großes Problem wie versalzte Böden, stellt die Dürre da.
Um erstmals eine Pflanze gegen Dürre resistenter zu machen, wurde erneut
die Arabidopsis thaliana herangezogen. Sie gilt für viele Wissenschaftlicher
als „Laborratte“, da sie leicht zu züchten ist, ihr Modellorganismus
gentechnisch einfach zu verändern ist und ihr Erbgut zu 100% sequenziert
(entschlüsselt) ist.15 In der Arabidopsis thaliana haben Wissenschaftler ein
Gen gefunden, welches den Stoffwechsel bei Dürre „zurückschraubt“.
Genauer gesagt, bilden sich während die Pflanze im Stress ist bestimmte
14
15
Kempken, F. (2003), S.139
Vgl. www.3sat.de :„Gentechnik lässt Pflanzen der Dürre trotzen“
12
Giftstoffe. Mit Hilfe des gefundenen Gens werden diese besser abgebaut.
Dies liegt am Enzym „Aldehyd-Dehydrogenase“ (ALDH), welches
entgiftend wirkt. Das Gen wurde infolge dessen so modifiziert, dass das
ALDH öfter „abgelesen“ wird, was zur Folge hatte, dass die Pflanze eine
höhere Resistenz bezüglich Dürre vorwies. Somit konnten die gentechnisch
veränderten Pflanzen 16 Tage lang der Dürre trotzen, wohingegen die
genetisch unveränderten Pflanzen nur 12 Tage aushielten.16
Insgesamt wurden nur wenige Versuche, mit dem Ziel Pflanzen resistenter
gegen Dürre zu machen, durchgeführt. Dies lässt sich auf einen finanziellen
Aspekt zurückführen. Stressfaktoren treten in höherer Konzentration in
Entwicklungsländern auf und dort ist der Markt für stressresistente Pflanzen
nicht lukrativ genug. Deshalb wird in die Erzeugung und die Versuche mit
stressresistenten Pflanzen nicht genügend investiert.
Ein weiterer Grund dafür, dass die Anpassung an abiotische Faktoren eine
Schwierigkeit darstellt, liegt in der Komplexität der miteinander
verbundenen Prozesse innerhalb der Pflanze, wie beispielsweise die
Transpiration und die Fotosynthese.
6. Bodensanierung durch transgene Pflanzen
Bislang war die Sanierung von Böden welche z.B. durch Munitionsfabriken
kontaminiert waren sehr aufwendig und teuer. Oftmals musste der Boden
um die Fabrik herum abgetragen und verbrannt werden. Aus mehreren
Gründen wird deshalb daran gearbeitet transgene Pflanzen zu erzeugen,
welche in der Lage sind kontaminierte Böden zu säubern, ohne ein gewisses
Risiko darzustellen. 1999 ist es gelungen Tabakpflanzen so zu
transformieren, dass sie in der Lage waren TNT abzubauen. In den
Tabakpflanzen
klonierte
man
das
Enzym
„Penthathritol-
Tetranitratreduktase“, welches in der Lage ist das giftige TNT in harmlose
Bestandteile abzubauen (denitrifizieren).17
16
17
Vgl. www.3sat.de :„Gentechnik lässt Pflanzen der Dürre trotzen“ / siehe Bild Nr.1
Vgl. Kempken, F. (2003), S.153
13
Weiterhin wurde der Abbau von Quecksilber erlangt, wobei giftiges
ionisches Quecksilber zu metallischen abgebaut wird. Dies gelang mit einer
Magnolienverwandten, der eine bakterielle Quecksilberreduktase zugeführt
wurde, welche für den Abbau verantwortlich ist.18
Die zwei genannten Verfahren bauen beide Stoffe in weniger oder nichtgiftige Stoffe um. Teilweise ist es aber auch möglich das transgene Pflanzen
in der Lage sind Giftstoffe mit der Wurzel aufzunehmen und diese
anschließend in den überirdischen Teil zu transportieren. Das hat zu Folge,
dass die Pflanzen nur noch komplett entfernt werden müssen und somit ein
gereinigter Boden zurückbleibt.
Trotz dieser bahnbrechenden Möglichkeiten befindet sich die Sanierung von
Böden durch transgene Pflanzen immer noch im Entwicklungsstadium, da
nicht klar ist, welche Gene exakt in der Lage sind Giftstoffe abzubauen.
7. Folgen und Risiken der Gentechnik bei Pflanzen
Um auf die verschiedenen Risiken und die eventuellen Folgen der
Gentechnik an Kulturpflanzen einzugehen, müssen eine Vielzahl von
Fakten beachtet werden. Unerlässlich für diese Analyse ist die Beobachtung
des Lebensraums der transgenen Pflanze. Wichtig ist es, zu untersuchen in
wie
weit
es
möglich
ist,
dass
bestimmte
transgene
Merkmale
(z.B.Resistenzen) sich auf andere Organismen übertragen. Dies kann
beispielsweise über Pollen oder über Insekten geschehen. Das wohl am
meisten gefürchtete Szenario ist das einer „Pflanzendiktatur“. Hierbei wird
Bezug auf eine beliebige Pflanze genommen, welche durch etliche
Resistenzen, alle anderen Pflanzen verdrängt. Solch ein Szenario wird
höchstwahrscheinlich nie eintreten, trotzdem müssen die damit verbunden
Aspekte beachtet werden.
7.1 Wirkung transgener Pflanzen auf Tiere im Ökosystem
18
Vgl. Kempken, F. (2003), S.153
14
Dieser Abschnitt betrifft Pflanzen, welche gegen bestimmte Insekten
resistent gemacht wurden, wie z.B. der Bt-Mais. In diesem Sinne sind BtFelder aber im positiven Sinne aufgefallen, da die Artenvielfalt größer ist
als auf normalen Feldern. Dies ist auf die verwendeten Insektizide
zurückzuführen, da auf diese bei Bt-Feldern weitestgehend verzichtet
werden kann. Häufig raten Bt-Saatgutverkäufer zu zusätzlichem Anbau von
konventionellen Pflanzen. Dies liegt daran, dass in Gebieten welche mit
Pestiziden behandelt worden sind, oftmals eine Insektenart überlebt. Im
Falle dieser absoluten Resistenz muss anderen Insekten genügend Raum
gegeben werden, um sich rechtzeitig zurück zu ziehen, so dass die
überlebende Insektenart andere Arten nicht verdrängt.19
7.2 Vertikaler und horizontaler Gentransfer
Bei der Übertragung von Genen oder transgenen Merkmalen muss zwischen
horizontalem
und vertikalem Transfer unterschieden
werden.
Der
Gentransfer per Pollen wird als vertikaler Gentransfer definiert, d.h.
Transfer durch Bestäubung. Die eventuelle Übertragung von Eigenschaften
die gentechnisch erzeugt wurden, darf nicht als unrealistisch dargestellt
werden. Immer häufiger tritt die Auskreuzung bei verwandten Kulturarten
auf. Dies kann sowohl Nachteile, aber auch Vorteile haben. Das größte
„Risiko“ steht eng im Zusammenhang mit den Biotopen (abgrenzbarer
Lebensraum). Denn wenn sich die Persistenz (Beständigkeit) einer Pflanze
in ihrem Biotop erhöht, so führt dies zwangsläufig zu einer Ausbreitung
dieser Pflanze und zu eventuellem Übergreifen in andere Biotope. Bei einer
Ausbreitung in andere Biotope spricht man von einer „Invasivität“. 20
Dies kann aber aus einer bestimmten Perspektive auch als positiv eingestuft
werden, wenn man jene Pflanzenarten berücksichtigt, welche vom
Aussterben bedroht sind. Durch diese übergreifende Ausbreitung wird
diesen die Chance gegeben wieder einen Bestand herzustellen, welcher dann
nicht als „vom Aussterben bedroht“ eingestuft werden kann. Bei rein
19
20
Vgl. Kempken, F. (2003), S.193-195
Vgl. Kempken, F. (2003), S.195-196
15
konventionellem Anbau ist jedoch die Übertragung durch Pollen auch
möglich. Hierbei gilt die Faustregel, dass im Prinzip 70m Abstand zwischen
verschiedenen Feldern ausreichen um eine Kreuzbefruchtung zu vermeiden.
Natürlich kann dies nicht direkt mit transgenen Pflanzen/Feldern verglichen
werden, da sich die Merkmale, welche durch Transformation erreicht
worden sind (z.B. Resistenzen) doch erheblich hervorheben.
Als horizontaler Transfer wird die Übertragung auf andere Organismen
ohne Bestäubung bezeichnet. Diese Art von Übertragung kann z.B. über den
Boden stattfinden. Hierbei wird von „Gensprüngen“ geredet. Somit werden
Gene auf Tiere oder sogar Menschen übertragen. Die Wahrscheinlichkeit
das dies in die Realität geschieht, ist jedoch sehr gering.
Die Persistenz der transgenen DNA im Boden steht in engem
Zusammenhang
mit
dem
horizontalen
Transfer.
Somit
wurde
Untersuchungen zu Folge ermittelt, dass transgene DNA im Boden eine
höhere Persistenz im Boden vorweist als die von konventionellen Pflanzen.
In der Praxis ist die Möglichkeit der Übertragung von transgener PflanzenDNA auf Mikroorganismen kaum realistisch zu betrachten. Um die
Wahrscheinlichkeit dieses Aspekts zu ermitteln wurde folgendender
Versuch durchgeführt: es wurden 100.000 kg Kartoffeln und 100 Trillionen
Bakterien zusammengebracht. Die verantwortlichen Forscher berichteten
von einem Gensprung bei der oben genannten Proportion. Allerdings sollte
nicht ausgeschlossen werden, dass mehr als nur ein horizontaler Transfer
stattgefunden hat.
8. Gefahren für den Menschen
Gefahren für den Menschen können von ihrer Wahrscheinlichkeit und
Bedeutung nicht gleich gestellt werden. Somit wird von den Medien immer
wieder der Aspekt der Allergien eingeworfen.
16