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24.03.1997 00:00

"Gen-Petunien" im botanischen Garten

Dr. Josef König Dezernat Hochschulkommunikation
Ruhr-Universität Bochum

Bochum, 24.03.1997 Nr. 59

Kein ,Akzeptanztest", sondern Aufklaerung

Von Genen und solchen, die es werden wollen

RUB-Botaniker pflanzen ,gentechnisch veraenderte Petunien" aus

Vorbehaltlich der Genehmigung durch die zustaendigen Behoerden wollen im Mai 1997 Wissenschaftler im Botanischen Garten der RUB gentechnisch veraenderte Petunien auspflanzen. Es handelt sich um Pflanzen aus dem Max-Planck-Institut fuer Zuechtungsforschung in Koeln. Ziel dieser Massnahme ist es, den Studierenden, der Bevoelkerung sowie Schuelern und Lehrern das Wissen ueber Methoden, Bedeutung und Ziele gentechnischer Forschung am und mit dem Objekt zu vermitteln.

Wie funktioniert Gentechnologie?

Schon bevor die erste von maximal 20 gentechnisch veraenderten Petunien auf der Schauflaeche ausgepflanzt wird, hat das Vorhaben grosse Aufmerksamkeit erregt. Die OEffentlichkeit solle an die Gentechnik gewoehnt werden, ist in der Tageszeitung zu lesen. Flugblaetter wissen, dass es sich um ,Versuche mit der Bochumer Bevoelkerung" handelt oder dass ,Akzeptanztests" durchgefuehrt werden. Wie funktioniert eigentlich Gentechnologie und was will der Botanische Garten wirklich mit dieser Ausstellung?

Kann man Pflanzen genetische transformieren?

Nein! Zuerst werden aus einer Pflanze einzelne Zellen isoliert. Die Transformation wird dann an vielen isolierten Zellen durchgefuehrt und gelingt an wenigen davon. Aus diesen wenigen Zellen werden anschliessend wieder ganze Pflanzen regeneriert.

Kann man einzelne Zellen transformieren?

Nein! In der Praxis wird die Transformation an einer grossen Zahl von Zellen versucht und bei einigen davon gelingt die gewuenschte Transformation. Die erste wichtige Aufgabe ist es, aus den vielen Zellen diejenigen herauszulesen, die tatsaechlich transformiert wurden. Zu diesem Zweck wird zusammen mit dem Gen, das in die Zelle hineingebracht werden soll, meist eine Resistenz gegen ein Antibiotikum gekoppelt. Nach der Behandlung mit dem Antibiotikum ueberleben nur die Zellen, die erfolgreich transformiert wurden. Das Antibiotikum wird dabei auf eine sterile Zellkultur angwendet. Auf die daraus gezogenen Pflanzen werden die Antibiotika nicht mehr angewendet, insbesondere werden keine Bakterien mit Antibiotika behandelt.

Woher kommen die Gene, die eingepflanzt werden?

Alle Gene kommen natuerlich vor und stammen aus anderen Organismen. Die Gene, die man eigentlich in Pflanzen einfuehren will, stammen aus anderen Pflanzen. Der lachsrote Farbstoff, der in den transformierten Petunien auftritt heisst z.B. ,Pelargonidin", weil er zuerst aus Pelargonien (,Balkonkasten-Geranien") isoliert wurde. Das Resistenz-Gen, das zur Selektion der erfolgreich transformierten Zellen verwendet wird, stammt aus Bakterien. Dort treten solche Resistenzen regelmaessig auf, wenn Antibiotika ueber eine gewisse Zeit in einer Dosis verabreicht werden, die fuer die Bakterien zwar schaedlich, aber nicht toedlich ist.

Koennen die transformierten Gene ,ausreissen"?

Manche der angewendeten Verfahren der Transformierung kommen im Prinzip in gleicher oder aehnlicher Weise in der Natur vor. Es muss daher immer damit gerechnet werden, dass im Einzelfall eine UEbertragung auf andere Organismen stattfindet. Die Risikobetrachtung fragt daher nicht ,passiert es oder passiert es nicht?" sondern sie muss fragen ,was sind die Folgen wenn es passiert?". Diese Frage muss fuer das Resistenz-Gen und das eigentlich genutzte Gen (in unserem Fall fuer das Farb-Gen) getrennt betrachtet werden.

Keine unkontrollierte Ausbreitung

Das genutzte Gen liegt immer im Interesse des Menschen, der Pflanze nuetzt es nicht. Die auf menschliche Nutzung ausgerichteten Pflanzen sind noch in keinem Fall zu Unkraeutern geworden, sie sind nur bei entsprechender Pflege ueberhaupt ueberlebensfaehig. Eine unkontrollierte Ausbreitung ist daher nicht zu erwarten.

Resistenz und ihre Probleme

Das Resistenz-Gen kann nur gefaehrlich werden, wenn es auf pathogene Bakterien uebertragen wird. Dies kann zwar vorkommen, die Erfahrung zeigt jedoch, dass solche Resistenzen rasch verloren gehen, wenn sie keinen Vorteil fuer die Bakterien haben. Sie werden also nur in einer Umwelt erhalten bleiben, in der soviel Antibiotika permanent vorhanden sind, dass Bakterien mit Resistenz einen Vorteil haben. Dies erklaert z.B. warum in Kliniken auftretende Resistenzen (Hospitalismus) sich nicht flaechig ueber grosse Gebiete ausbreiten, sondern lokal begrenzt bleiben obwohl resistente Bakterien aus der Klinik z.B. ueber die Kanalisation ausgebreitet werden.

Sind die Petunien gefaehrlich?

Nein! Die Petunien sind nicht winterhart, auch die Samen erfrieren im Winter. Es gibt keine kreuzbaren Verwandten im botanischen Garten, so dass das Gen fuer die lachsrote Farbe sich dort nicht auf andere Organismen ausbreiten kann. Das Resistenz-Gen wird sich ebenfalls nicht ausbreiten, da Antibiotika im Gartenbau nicht angewendet werden.

Ist Gentechnik deswegen generell ungefaehrlich?

Diese Frage muss wieder fuer die Antibiotika-Resistenz und die eigentlich genutzten Gene getrennt betrachtet werden. So lange die Transformationen an Kulturpflanzen gemacht werden, die wild vorkommenden Arten in ihren Anspruechen sehr fern stehen ist die Gefahr, dass unerwartete und unbeabsichtigte Effekte auftreten sehr gering. Anders sieht dies bei Wildpflanzen und bei manchen Zierpflanzen aus. Viele unserer Zierpflanzen sind in Wirklichkeit Wildarten aus anderen Gebieten, die bei uns unter Umstaenden wegen eines einzigen limitierenden Faktors nicht lebensfaehig sind. Wuerde man in manche Zierpflanzen ein Gen fuer Frostresistenz einbauen, waeren sie bei uns unter Umstaenden ueberlebensfaehig. Der Einzug von Neophyten wie Riesenbaerenklau oder Druesigem Springkraut oder dem Ungleichzaehnigen Habichtskraut, das hier auf den Daechern der RUB ueberall waechst, koennten sich bei solchen Experimenten haeufen.

Problem: ,nennenswerte Menge"

Die Antibiotika-Resistenz ist kein Problem, solange Antibiotika in der freien Natur nicht in nennenswerten Mengen auftreten. In kleinen Mengen treten sehr viele Antibiotika natuerlich auf, da sie von Pilzen als Waffe im Konkurrenzkampf gegen Bakterien gebildet werden. Man kann sogar davon ausgehen, dass es in der Natur noch viele Antibiotika gibt, die wir noch gar nicht kennen. Ein Problem ist allerdings, dass es schwierig ist, genau zu sagen, was eine ,nennenswerte Menge" ist. Vor allem die in der Massentierhaltung eingesetzten Mengen koennten durchaus Grenzen ueberschreiten. Da aber Resistenzen bei laenger andauernder Anwendung niedriger Konzentrationen von Antibiotika auch spontan auftreten, ist es unerlaesslich, den Antibiotika-Einsatz auf das notwendige Minimum einzuschraenken. Von der Gentechnik gehen in diesem Punkt keine zusaetzlichen Gefahren aus.

Risiko-Abschaetzung im Einzelfall

Die Frage, die bei der Risiko-Abschaetzung beantwortet werden muss, ist nicht ,passiert was oder passiert nichts?" sondern ,was passiert im unguenstigsten Fall?". Ergibt z.B. die Risiko-Abschaetzung fuer die UEbertragung einer Herbizid Resistenz, dass sich die Resistenz im unguenstigsten Fall auf alle Pflanzen ausbreitet, dann bedeutet das nur, dass das muehsam entwickelte Herbizid nicht mehr anwendbar ist. Faktisch bedeutet das, dass kein gentechnisches Risiko erkennbar ist. Wird dagegen eine Pflanzenart, deren ungehemmte Ausbreitung bei uns nur durch eine Pilzkrankheit gehemmt wird, gegen diese Krankheit resistent gemacht, kann das schwerwiegende oekologische Folgen haben.

Zu Risiko-Abschaetzung ...

Die Risiko-Abschaetzung beschaeftigt sich in der Regel nicht mit sekundaeren Folgen der angewendeten Technologie. Sie fragt z.B. nicht, ob in Mitteleuropa noch zu wirtschaftlichen Bedingungen Tomaten produziert werden koennen, wenn diese einen Monat transportiert werden koennen, weil sie durch gentechnische Veraenderung haltbar gemacht worden sind.

... und den politischen Fragen

Die Risiko-Abschaetzung sagt in der Regel auch nichts darueber, ob das verfolgte Ziel im Einzelfall auch erstrebenswert ist. Nicht alles, was ungefaehrlich ist, ist deswegen auch schon unbedingt wuenschenswert. Was wuenschenswert ist und was nicht, ist eine politische Frage, die nicht mit der Frage nach dem naturwissenschaftlichen Risiko vermischt werden sollte. Viele fruchtlose Auseinandersetzungen ergeben sich gerade aus dieser Vermischung.

Nutzen der Gentechnologie

Mit Hilfe der Gentechnologie lassen sich auf dem Gebiet der Pflanzenzuechtung Ziele erreichen, die sich nach heutiger Kenntnis ohne Gentechnologie entweder ueberhaupt nicht oder nur in einem Vielfachen der bei Anwendung von Gentechnik erforderlichen Zeit erreichen liessen. In der Grundlagenforschung ermoeglicht die Gentechnologie voellig neue Ansaetze und Einsichten. Gerade das Petunien-Experiment ist gut geeignet, diese Ansaetze exemplarisch zu verdeutlichen.

Was will der Botanische Garten mit der Ausstellung der ,Gen-Petunien"?

Die Forschung in Deutschland und auch an der Ruhr-Universitaet ist durch die diffusen AEngste, die eine breite OEffentlichkeit mit der Gentechnologie verbindet in ihrem Bewegungsspielraum erheblich eingeschraenkt. Die Wissenschaftler der RUB sind sich darueber im klaren, dass diese AEngste vor allem zwei Wurzeln haben. Erstens ist noch jede Technologie in der Geschichte der Menschheit auch missbraucht worden. Zweitens sind Kenntnisse, wie Gentechnik funktioniert und was man damit kann, immer noch nicht sehr verbreitet. Wer nicht selbst zwischen positivem Gebrauch und Missbrauch von Gentechnologie unterscheiden kann, wird meist diese Technologie vorsichtshalber ganz ablehnen.

Gentechnik verstaendlich erklaeren

Mit der Informationsschau ist kein wissenschaftliches Experiment verbunden. Der Botanische Garten der RUB will mit seiner Informationsschau ,gentransformierte Petunien" nicht nur den Studenten der Biologie und allen Universitaetsmitgliedern solche Informationen bieten, sondern auch fuer die breite OEffentlichkeit in verstaendlicher Weise aufbereiten. Das Bemuehen um neutrale und objektive Faktenvermittlung steht dabei an erster Stelle. Es geht nicht wie in manchen Flugblaettern behauptet darum, in irgendeiner Form ein oeffentliches Protest-Potential zu ermitteln oder Gentechnologie als in jeder Beziehung und unter allen Umstaenden harmlos darzustellen. Der Botanische Garten ist selbst keine forschende Einrichtung und forscht deswegen auch nicht gentechnisch. Die Ausstellung ist weder mit Sponsoring noch mit sonstigen wirtschaftlichen Vorteilen fuer den Garten verbunden.

Moeglichkeiten der Gentechnik

Der Botanische Garten will aber zeigen, dass die Gentechnologie wichtige positive Moeglichkeiten eroeffnet. Obwohl der Botanische Garten selbst keine gentechnische Forschung durchfuehrt, kann er sich nicht als in jeder Beziehung unbeteiligt betrachten. Unter den in die tausende gehenden Pflanzenarten im Botanischen Garten koennten auch solche sein, die als ,genetische Ressource" Verwendung finden, also Gene fuer die gentechnologische Anwendung liefern. Der Botanische Garten moechte auch deutlich machen, dass sich die hier beteiligten Wissenschaftler ihrer Verantwortung bewusst sind und ihr auch gerecht werden.

Was ist und wozu dient die Gentechnologie?

,Die" Gentechnik gibt es nicht. Unter diesem Sammelbegriff werden zahlreiche molekularbiologische Verfahren verstanden, die dazu dienen, Gene zu identifizieren, zu isolieren, genau zu charakterisieren, ggf. auch zu veraendern und funktionell entweder in dem urspruenglichen Organismus oder aber in einem anderen Organismus zu analysieren.

Grundlagenforschung

Obwohl angewandte Untersuchungen unter Einsatz dieser Verfahren bereits zu ersten Produkten mit Marktreife auf verschiedenen Gebieten (Pharmazie, Lebensmitteltechnologie, Landwirtschaft) gefuehrt haben, ist der grundlagenwissenschaftliche Aspekt weit bedeutsamer. Die Gentechnologie ist eine der wesentlichen methodischen Saeulen moderner biowissenschaftlich-medizinischer Forschung. In vielen Gebieten, so z. B. der Zellbiologie, ist der Erkenntnisfortschritt heute praktisch ausschliesslich dem Einsatz solcher Verfahren zu verdanken, in vielen anderen Gebieten, so z. B. der Entwicklungsbiologie, der Physiologie und der Genetik gilt dies fuer den weit ueberwiegenden Teil des Wissenszuwachses ebenfalls, ja selbst Gebiete, wie die Verhaltensforschung und die Taxonomie (Systematik) nutzen heute molekularbiologische Verfahren, insbesondere Gensonden.

Erkenntnisse zu Stoffwechsel von Pflanzen

Die hochkomplizierten Vorgaenge bei der Entwicklung einer Pflanze, ihrer Interaktion mit der Umwelt, aber auch die allgemeinen Prozesse des Grundstoffwechsels (z. B. Photosynthese) lassen sich mit morphologisch / anatomischen, biochemischen und biophysikalischen Methoden nur zum Teil untersuchen. Diese Untersuchungen muessen fast immer an einem Praeparat und ausserhalb des Kontextes des intakten Organismus geschehen. Die Selektivitaet ist dabei oft nicht hoch, und vor allem ist es oft schwierig, den funktionellen Zusammenhang zu rekonstruieren, da lediglich Teilreaktionen einer Bearbeitung zugaenglich sind.

Molekulare Praezision

Der grosse Vorteil der gentechnologischen Methoden besteht darin, dass einerseits durch sie die biologischen Informationseinheiten, die Gene und deren Kodierungsgrundlage, die Basen und Basentripletts, untersucht werden koennen, womit die groesstmoegliche experimentelle Aufloesung erreicht wird, die erreichbar ist und dass andererseits die Untersuchung wieder in den ganzen, lebenden Organismus zurueckfuehrt, woraus der funktionelle Zusammenhang einer Reaktion erschlossen werden kann. Diese Kombination von aeusserster molekularer Praezision und ganzheitlich, systemphysiologischem Ansatz macht die Bedeutung der Gentechniken aus.

Einsatzgebiete

Beispiele fuer Einsatzgebiete sind: Aufklaerung von Entwicklungsprozessen, Untersuchungen zur Wachstumsregulation, Aufklaerung von Signalwandlungsprozessen, Regulation des Stoffwechsels und Stofftransports, Aufklaerung pflanzlicher Abwehrmechanismen, z. B. gegenueber Krankheitserregern und Pflanzenfressern (Herbivoren), Untersuchung pflanzlicher Stressmechanismen (Trockenheit, Hitze, Salzstress), Errichtung der zellulaeren Architektur, Untersuchungen zur Evolution und zu Verwandtschaftsbeziehungen der Pflanzen.

Welche angewandten Aspekte werden international bearbeitet?

Die Anwendung gentechnischer Verfahren zielt insbesondere auf:, Verbesserung der Produktqualitaet (Haltbarkeit, Geschmack und Naehrwert, Entfernen von Toxinen, Allergenen, Zusammensetzung), Verbesserung der landwirtschaftlichen Praxis, (bessere Resistenz, Stresstoleranz, biologischer Pflanzenschutz), Einfuehrung neuer Merkmale (Industriepflanzen mit speziellen Faehigkeiten), Die Markteinfuehrung ist fuer zahlreiche Sorten bereits erfolgt (insbesondere Nordamerika, Australien) oder steht bevor.

Erwartete Vorteile der Gentechnik

Fuer einen Einsatz transgener Nutzpflanzen fuer die Landwirtschaft sprechen folgende Argumente: groessere Sortenvielfalt in der Landwirtschaft, bessere Fruchtfolgeabstimmung, geringere Aufwandmengen an Pflanzenschutzmitteln, dadurch verbesserte Rueckstandssituation, geringere Grundwasserbelastung, bessere Qualitaet durch z.B. Entfernung bekannter Allergene, durch bessere biologische Fitness der Sorten, statt Stillegung von UEberschussflaechen deren Nutzung fuer den Spezialanbau spezieller Hochleistungssorten mit hoher Gewinnmarge, Produktdiversifikation und Gewinnverbesserung (Stichwort: von der Subvention zur Subsistenz in der Landwirtschaft)

Wunderpflanzen wird es nicht geben

Die Wunderpflanze, die alles gleichzeitig kann, wird es nicht geben. Vielmehr kann aus dem ausgewogenen Einsatz transgener Pflanzen zusammen mit konventionell gezuechteten Sorten, die so sinnvoll ergaenzt werden, die Qualitaet landwirtschaftlicher Produkte unter gleichzeitig geringer werdender Umweltbelastung weiter verbessert werden.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Thomas Stuetzel (Direktor des Botanischen Gartens der RUB, 0234/700-4491), Prof. Dr. Elmar W. Weiler (Pflanzenphysiologie, 0234/700-4291)

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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Informationstechnik, Meer / Klima, Umwelt / Ökologie
überregional
Es wurden keine Arten angegeben
Deutsch

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