Verantwortungsbewusster Umgang mit Gentechnik

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1 Verantwortungsbewusster Umgang mit Gentechnik Grüne Gentechnik Gentechnik bei Pflanzen. Es gibt drei gängige Methoden zur Transformation von Pflanzen: Agrobacterium tumefaciens vermittelte Transformation Biolitische Transformation Protoplasten-Transformation A. tumfeaciens erfand die Gentechnik, da es transgene Pflanzen herstellt. Bei Verletzungen von Zellen zweikeimblättriger Pflanzen schleust es über Plasmide die eigene DNA in die Zelle und induziert dadurch die Bildung von Tumoren (Wurzelhalsgallen). Diese dienen dann als Lebensraum und Nährstoffquelle, da sie Opine produzieren (ebenfalls über Plasmid kodiert). Ein Plasmid umfasst kb. Man spricht auch von Ti-Plasmiden (Ti = Tumor indizierend) Auf dem Plasmid finden sich Gene für Opinverwertung, Erkennung verwundeter Pflanzen, Mobilisierung und Transfer der T-DNA, Tumor-Induktion, Opinsynthese, sowie die rechte und linke Grenze, die den Abschnitt der T-DNA flankiert und aus einer Wiederholung von 25 bp bestehen. Der Integrationsort ist weitestgehend zufällig, allerdings werden transkriptionsaktive Regionen bevorzugt. Das Einschleusen in die Pflanzen-Zelle wird durch die Virulenz-Region kodiert. Die Erkennung von verwundeten Pflanzen erfolgt gebildete phenolische Substanzen, die charakteristisch für zweikeimblättrige Pflanzen sind. Die Tumorinduktion ist ein Zusammenspiel aus Auxin und Cytokinin.Das Gen zur Cytokinin- Synthese (tmr) kodiert für die Bildung von Isopentenyltransferase. Dieses Enzym bindet Isoprenoid-Seitenketten an 5'AMP. Das wiederum führt zur Bildung von Cytokinin-Vorstufen, welche durch Pflanzenenzyme zu Cytokininen ( Transzeatin, Transribosylzeatin) hydroxyliert werden. Durch das vom tms-gen gebildete Auxin und nun vorhandene Cytokinin wird die undifferenzierte Zellteilung angeregt und ein Tumor entsteht. Dieses Prinzip wurde aufgegriffen um fremde Gene in Nutzpflanzen zu integrieren.allerdings war diese Methode nicht unmittelbar verwendbar, da:

2 Die Tumorbildung würde die Regeneration intakter Pflanzen unmöglich machen. Die Opin Biosynthese würde unnötig Energie verbrauchen Es ist nicht ohne weiteres möglich fremde DNA in Ti-Plasmide einzubauen, da diese sehr groß sind. Eine Modifikation der Plasmide gelang, sodass die Opin-Synthese und Tumor Induktion entfernt werden konnten. Man spricht von sogenannten entschärften Plasmiden. Zusätzlich wurden dominante Markergene eingebaut, die eine Resistenz gegen das Antibiotikum Kanomycin. Zur Transformation von Pflanzen benutzt man binäre Vektorsysteme. In diesen benutzt man zwei Plasmide. Jeweils einen großen und einen kleinen. Der Größere trägt die vir Gene, der kleine die Grenzen und die T-DNA. Der Vorteil dieses Sytems liegt darin, dass nur der kleinere Plasmid gehandhabt werden muss, da der größere in A. Tumefaciens verbleibt. Die Klonierung des kleineren erfolgt in E.coli. Nach der Modifikation von Pflanzen-Zellen werden die Bakterien wieder entfernt. Biolistische Transformation Die eben vorgestellte Methode weist eine große Schwäche auf, da z.b. Getreide mit A. Tumefaciens nicht behandelbar ist (einkeimblättrige Pflanze).Außerdem ist die Regenation von Pflanzen aus Protoplasten problematisch. Bei der biolitischen Transformation ist ein Entfernen der Zellwand nicht nötig. Die zu behandelnden Zellen werden mit Plasmiden beschichtete Gold oder Wolfram- Partikel beschossen. Diese dringen ohne größere Schäden zu verursachen durch die Zellwand und erreichen dabei eine Geschwindigkeit von 1300m/s. Dadurch ergeben sich enorme Vorteile. Eine Lyse der Zellen ist nicht nötig, außerdem ist der Übertragungsweg sehr viel unkomplizierter als mit Bakterien. Die Vektoren sind einfacher aufgebaut und theoretisch ist jedes Oganismus mit dieser Methode transformierbar, wodurch auch Pilze,Algen und auch Mitochondrien und Plastiden transformiert werden konnten. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, mehrere Gene gleichzeitig zu übertragen. Zur Beschleunigung der Teilchen wird Helium benutzt. Anfangs verwendete man Schießpulver, dieses war aber relativ gefährlich, weshalb heute darauf verzichtet wird. Diese Methode weist aber auch Schwächen auf. So erreichte man zunächst nur transiente Expressionen, also nur zeitweilig aktive Gene die später verloren gingen oder einer posttranskriptionären Störung unterlagen. Wenig später wurden zwar stabile Transformationen beschrieben, dazu kommt aber die geringe Effizienz. Nur 0,05% der transformierten Pflanzen übernehmen die neuen Gene dauerhaft. Protoplasten-Transformation Die Herstellung von Protoplasten (Zellen ohne Zellwand), erfordert die Entfernung der Mittellamelle(Pektinasen) und der Zellwand(Zellulasen). Es gibt zwei Möglichkeiten diese zu Transformieren. Zum einen ist durch Polyethylenglycol eine Einstülpung der Membran möglich, durch die die DNA eindringen kann. Weitaus spektakulärer ist die Transformation durch kurze Strom-Stöße (Elektroporation). Durch die Stöße kommt es zu einer kurzweiligen Depolarisierung der Zellmembran, durch die eine DNA Aufnahme möglich wird. Probelem macht aber weiterhin die Regeneration intakter Pflanzn aus Protoplasten, außerdem wird die fremde DNA an einer zufälligen Position in der chromosomalen DNA.

3 Selektions/Reportergensysteme Erkennung der transformierten Pflanzen erforderlich. Durch die geringe Effizienz müssen diese eindeutig identifizierbar sein. Dazu werden gern Systeme verwendet die nur transformierte Pflanzen wachsen lassen. Z.B werden Antibiotika Resistenzen eingebaut, damit man anschließend durch Antibiotika Aussetzung erkennt welche Pflanzen trotzdem wachsen können. Daraus ergeben sich aber Risiken, wie zb die Vertikal Übertragung von Genen. Allerdings gibt es eine Lizenz Methode, die sich Positech nennt. Bei dieser werden Gene eingesetzt, die eine Phosphomannose.Isomerase kodieren. Die meisten Nutzpflanzen wie Kartoffel, Mais oder Zuckerrübe können Mannose nicht umsetzen. Setzt man die behandelten zellen ausschließlich einem Mannose Nährboden aus, setzen die transformierten Pflanzen diese erst zu Mannose-6-Phosphat um und anschließend zu Fructose-6-Phosphat und können wachsen. Die nicht transformierten Pflanzen bauen nur Mannose-6-Phosphat auf und stellen ihr Wachstum sehr bald ein. Diese Mthode ist relativ unbedenklich, aber lizenziert, was Antibiotika nutzende Systeme günstiger macht. Mögliche Transformationen Die Bandbreite an veränderbaren Eigenschaften ist groß. Besonders beliebt sind dabei Herbizid- Resistenzen, die die Pestizidbelastung senken sollen und Bodenerosion durch Pflügen etc. verhindern sollen. Außerdem kommerziell genutzt werden Resistenzen gegen Viren und Bakterien, außerdem Resistenzen gegen umweltbedingte Stressfaktoren, sowie Modifikation von Zierpflanzen (Rasen, Golfplätze etc.). Reduktion von allergenen Stoffen sind ebenfalls in Anwendung (z.b im Mais) Risiken Risiken sind zumindest laut diversen Schutzorganisationen zu hauf gegeben. Angeführt werden eine erhöhte Schadstoffbelastung im Boden und den Nahrungsmitteln durch Total-Herbizide wie RoundUp (Glysophat), die für den Menschen in geringen Dosen bereits gesundheitsgefährdend sei.ein großes Problem seien auch Marker-Gene für Antibiotika-Resistenzen, da diese auf Bakterien im Darm übertragbar seien, welche diese wiederum auf Krankheitserreger übertragen könnten. Ein weiterer Punkt ist die Auslösung von Allergien durch allergene Stoffe die durch eingefügte Gene auch in andren Pflanzen auftreten können. Letztendlich sei auch die ungenügende Prüfung der Lebensmittel aus transgenen Pflanzen schlicht ungenügend um diese zu vertreiben und das zudem ohne Kennzeichung. Vorteile Durch das Erstellen von Resistenzen gegen umweltbedingte Stressfaktoren und Herbizide sind zum einen die Nutzung von bisher ungeeigneten Flächen möglich, zum anderen.die Nutzung von Pflanzenschutzmitteln nicht mehr im bisherigen Umfang nötig. Von Herstellern wird außerdem die Erhöhung von Erträgen und die umweltbewussteren Methoden hervorgehoben.außerdem könne man Allergien entgegenwirken, indem man die Herstellung allergener Stoffe verringere, oder die dafür nötigen Gene schlicht entferne. Kontroversen Viele Argumente und Untersuchungen auf Vor und Nachteile widersprechen sich zum Teil in erheblichem Maße. Insbesondere die Toxizität von Glysophat und anderen Herbiziden wird oft unterschiedlich beschrieben. Gleiches trifft bei der Übertragbarkeit von Antibiotika-Resistenzen auf Krankheitserreger zu. Eine Bewertung der Sachlage ist daher schwierig. Besonders die Studien

4 die in der Öfentlichkeit viel Aufmerksamkeit erregten und die Entscheidungen von Regierungen und Firmen maßgeblich beeinflussten sind bei näherer Betrachtung als problematisch anzusehen. Zum Beispiel wurde 1999 in Laborversuchen gezeigt, dass Pollen von Bt-Mais auch für Raupen des nicht schädlichen Monarchfalters toxisch ist. In dem Versuch wurden Futterpflanzen mit Bt-Mais Pollen bestreut. Anscheinend nehmen die Raupen die Pollen über die Futterpflanze auf und haben dadurch eine geringere Überlebensrate. Dieser Versuch führte zu erheblichem Aufsehen, nicht beachtet wurden jedoch, dass der Versuch mit sehr wenigen Raupen durchgeführt wurde und die Bedingungen von denen im Freiland erheblich abweichen.außerdem enthielt der Bt-Mais ein Gen welches für speziellfür Raupen toxisch sein sollte. Eine Freilanduntersuchung zum gleichen Thema kam zu ganz anderen Ergebnissen. Trotzdem haben einige Staaten sogar ein Einfuhrverbot für die betreffenden Maissorten erlassen. Ein weiteres Beispiel ist ein Versuch von 1998,k in dem die Toxizität von transgenen Kartoffeln untersucht werden sollte. Bei diesem wurden Kartoffeln mit Lektinen verfüttert. Lektine sind eigentlich toxisch, allerdings besitzen Schzneeglöcken eine Variante die nur für Schädlinge giftig ist. Die für den Versuch erstellten Kartoffeln enthielten die Schneeglöckchen-Gene. Der Versuch hatte negative Ausiwkrungen auf die Tiere. Der Wissenschaftler Arpad Pusztai, veröffentlichte diese Ergebnisse umgehend, angeblich sogar bevor seine Mitarbeiter informiert wurden. Eine Veröffentlichung in Fachzeitschriften erfolgte nicht, somit wurde der Versuch anscheinend nicht nachgeprüft. Das Institut entließ Pusztai nach seiner Veröffentlichung über ein Interview. Die Kontroversen über den Versuch die kuriseren sind im Endeffekt nicht von größerem Belang, da eine Tatsache den Versuch recht unseriös erscheinen lässt, da Kartoffeln an sich für Ratten unverträglich sind, wodurch die Verschlechterung des Zustands keine Überraschung sein sollte, darüber hinaus waren diese Kartoffeln nicht zum Verkauf bestimmt, sondern befanden sich noch in der Entwicklung. Haltung in der Öffentlichkeit Begriffe wie Gen-Food werden im allgemeinen Sprachgebrauch häufig benutzt. Solche Begriffe sind irreführend, da die Eigenschaften der transgenen Pflanzen quasi nicht beschrieben werden. Die Benennung der Gentechnik selbst ist ebenfalls Problematisch, da sie in der Bevölkerung fast ausschließlich negativ bewertet wird und auch Umweltschutz-Organisationen und Medien diverse Schlagwörter nutzen. Mittlerweile hat sich eine eher ablehnende Haltung zur Gentechnik entwickelt, wodurch gentechnisch transformierte Pflanzen kategorisch abgelehnt werden. Kontrovers ist die Tatsache, das Gentechnik zur Herstellung von Impfstoffen und Medikamenten mittlerweile vollständig anerkannt ist. Ebenfalls interessant ist die Entwicklung dieser Diskussion, da sie zunächst die Frage aufwarf, ob transgene Pflanzen genutzt werden sollten, oder nicht. Diese ethische Frage wuirde aber mittlerweile durch wirtschaftliche Fragen ersetzt, z.b. unter welchen Bedingungen Bauern das Saatgut anbauen dürfen und sollten, wie die Nahrungsmittel gekennzeichnet werden sollten etc.. Ein ähnlicher Verlauf fand bei der roten Gentechnik statt. Problematik Die möglichen Risiken der grünen Gentechnik sind schlecht bewertbar, daher ist nicht klar zu sagen, ob Nahrungs oder Futter-Mittel aus transgenen Pflanzen überhaupt einsetzbar sind. Fehlende oder sich gegenüberstehende Studien verstärken diesen Eindruck. Etwaige Beseitigung von Risiken steht zum Teil auch wirtschaftlichen Interessen im Weg. Um Marker-Gene mit Antibiotika Resistenzen zu vermeiden wäre z.b das Positech -System, allerdings ist diese lizensiert, was ein erheblicher Kosten-Faktor sein kann. Darf es Lizenzen und Patente in diesen Bereichen geben, wenn diese die letztendliche Herstellung beeinflussen und dadurch Risiken auftreten können?auch fragwürdig ist die etwaige Gefahr eines horizontalen Gentransfers, müssten doch unter natürlichen Berdingungen Gene aus Pflanzen in Mikroorganismen nachweisbar sein. Laut der parallelen Sicherheitsforschung scheint dies aber in so geringem Maße zu geschehen das dieses vermeintliche Problem vernachlässigt werden könnte.. Ein weiteres Problem scheint die ablehnende Haltung der Gesellschaft, bzw. die Fragwürdigkeit des Informationsstands. Problematisch wird an dieser Stelle aber wieder die Bewertung durch oben genannte Umstände. Ein klar formuliertes und anerkanntes

5 Problem ist die Wirkung von Allergenen, allerdings gibt es nach wie vor keine Kennzeichnung auf transgene Pflanze in Nahrungsmitteln. Diese Kennzeichnung könnte allerdings ohne vorherige Informationskampagnen ein Produkt eventuell unberechtigt im Absatz sinken lassen. Ein weiterer Grund für die Ablehnung der Gesellschaft könnte in der Esskultur zu finden sein. So ist Nahrung gut, wenn diese möglichst natürlich hergestellt wurde. Jede Art von künstlicher Nahrungs- Herstellung wird eher als ungesund betrachtet. Zumindest im direkten Vergleich bekommt man diese Ergebnisse. Daher ist es nicht verwunderlich, dass der Großteil der Menschen, laut einer Studie ein Verbot für Gen-Mais fordert, ohne zu wissen welche Eigenschaften dieser haben soll oder inwieweit sich das auf den Körper äußern kann. Letztendlich scheinen die Bedenken nur in Teilen berechtigt. Insbesondere Studien die unreale Situationen simulieren scheinen als Argument gegen grüne Gentechnik verwendet zu werden. Die ablehnende Haltung könnte aus einer kulturellen Angewohnheit entstanden sein. Ebenfalls denkbar sind aber weiterhin Manipulationen von Befürwortern und Gegnern. Ein wirkliches Problem scheinen allergene Stoffe zu sein, das dieser Faktor recht unberechenbar zu sein scheint. Die Frage ist also inwieweit man Studien hernaziehen kann, wenn diese unreale Tatsachen simulieren und/oder nicht nachgeprüft werden. Wissenschaftliche betrachtet scheinen aber einige Gegen-Argumente eher unbedenklich zu sein, auch wenn man sich Fragen muss, inwieweit Sicherheitsforschung ihren beitrag leistet und ob diese ausreicht. (Auskreuzungen wenige hundert Meter etc.) Bedingungen für verantwortungsbewussten Umgang: Aufklärung der Bevölkerung Transparenz Standpunkt Stichwort Ökolobby Argument oder übertriebene Darstellung von Befürwortern? geistiges Eigentum