Sind gentechnisch veränderte Lebensmittel die Lösung für die Zukunft?

Unsere BB Sequila informierte uns bei ihrem Burschenvortrag über den derzeitigen Stand der Forschung zu gentechnisch veränderten Nahrungsmitteln:

Chart vitamin A mangel weltweit

Laut WHO, also der Weltgesundheitsorganisation benötigen rund 250 Millionen Vorschulkinder, vor allem in ärmeren Ländern wie Südostasien und Afrika mehr Vitamin A. Da dieses durch einseitige Ernährung nicht genügend aufgenommen werden kann, wurde der sogenannte Golden Rice entwickelt. Dieser enthält im Gegensatz zu herkömmlichem Reis genug Vitamin A um die Mangelerscheinungen von Hautrötungen und Augenschäden vorzubeugen und das ganz ohne eine Ernährungsumstellung.
Wie kann das jedoch sein? Die Antwort ist die Veränderung von Lebensmitteln mittels Gentechnik.

Ziele dieser Forschung können dabei sein:

• Erforschen von Stoffwechselprozessen und Sicherheitsaspekten
• Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Schädlinge, Pilze und Bakterien
• Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Salz- oder Schwermetallhaltige Böden, aber auch gegen Kälte, Trockenheit usw.
• Das anreichen von Pflanzen mit wertvollen Inhaltsstoffen
• Produktion von Antibiotika

Golden Rice grain compared to white rice grain in screenhouse of Golden Rice plants

Gentechnisch veränderte Produkte haben also einen massiven Vorteil im Anbau aber auch später für uns Endverbraucher im Einkauf. Wir bekommen im besten Fall Produkte mit mehr wichtigen Nährstoffen falls nötig aber auch günstigere Produkte, da der Anbau dieser Produkte seltener Ernteausfälle hervorbringen.
Der Anwendungsbereich von transgenen Pflanzen beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Lebensmittelindustrie, sondern findet ebenfalls in der Züchtung von Zierpflanzen, sowie in der Grundlagen- und Sicherheitsforschung, aber auch in der Produktion von Arzneimittel- und Industriewirkstoffen statt.
Wie kann ich als Verbraucher allerdings erkennen das meine im Supermarkt gekauften Lebensmittel gentechnisch verändert sind? EU-weit wurden genau für diesen Fall Einheitliche Regeln zur Kennzeichnung solcher Produkte eingeführt. So müssen z.B. Lebensmitte, Zutaten aber auch Zusatzstoffe gekennzeichnet werden

• Wenn sie ein gentechnisch veränderter Organismus sind oder daraus bestehen
• Wenn sie aus gentechnisch veränderten Organismen hergestellt wurden
• Wenn der verwendete gentechnisch veränderte Organismus im verzehrfertigen Lebensmittel nicht mehr nachweisbar ist (Bsp. Sojaöl)

Lebensmittel oder Zutaten die jedoch mit Hilfe von gentechnisch veränderten Organismen erzeugt wurden müssen hingegen nicht gekennzeichnet werden. Dies betrifft Fleisch, Milch, oder Eier dessen Tiere mit Futtermittel aus gentechnisch veränderten Pflanzen ernährt wurden.

Golden Rice

Golden rice vs. normaler Reis

Der in den 90er Jahren entwickelte golden Rice diente bereits 2020 als Lebensgrundlage für über 2mrd. Menschen und voraussichtlich in den nächsten 20 Jahren nochmals 1mrd mehr. Er wurde als Folge des Vitamin A Mangels entwickelt. Der Ansatz zu dieser Problemlösung war es, dass ß-carotin welches im Dünndarm zu Vitamin A gespalten wird im Reis selbst zu steigern. Diesem fehlten allerdings wichtige für den Syntheseweg benötigte Enzyme, weshalb die zugehörigen Gene in die transgene Pflanze eingebracht werden sollten. Im Falle von golden Rice bringt man diese benötigten Gene mittels dem Bakterium Agrobakterium tumefaciens in den Reis ein. Dieses ist ein Tumorverursachendes Bakterium das unter natürlichen Bedingungen die Fähigkeit besitzt DNA in pflanzliche Zellen zu übertragen. Dabei bildet es bei erfolgreichem Befall einer Pflanze, einen Tumor meistens in Stamm nähe. Die Entdeckung des Bakteriums in den 90er Jahren führte deshalb, aufgrund dieser Eigenschaft, zu einem immensen Fortschritt in der Gentechnik. Dennoch hat das Bakterium auch seine Nachteile. Zum Beispiel funktioniert die Genübertragung fast ausschließlich nur bei zweikeimblättrigen Pflanzen wie z.B. Kartoffeln, Tomaten oder Tabak und nur vereinzelnd bei einkeimblättrigen Pflanzen wie Reis. Zudem wird das gewünschte Gen nicht in jedem Fall exprimiert da es ungesteuert an einer beliebigen Stelle im Genom übertragen wird. Auch die Selektion auf das gewünschte transgene Merkmal ist aufgrund der zufälligen Genübertragung recht aufwendig und somit teuer. Nichts desto trotz ist es bis heute ein bewährtes Mittel zur Genübertragung in Pflanzen.

Neben der Gentransformation mittels Agrobakterien gibt es aber auch noch weitere Methoden wie die Calciumchloridmethode. Hierbei wird eine Pflanzen Zelle mit CaCl2 heruntergekühlt und anschließend Hitzegeschockt. Währenddessen öffnet sich für kurze Zeit die Zellmembran wodurch ein Plasmid mit passendem Gen eingeschleust werden kann. Eine weitere Methode ist die Partikelkanone. Dabei werden die Plasmide, die das Zielgen tragen mit Gold oder Wolframbeschichtet und mithilfe einer Partikelkanone gezielt auf Pflanzenzellen gerichtet. Auch bei dieser Methode baut sich anschließend das gewünschte Gen in das Genom der Zelle ein.

Im Detail funktioniert dann der Einbau im Falle von golden Rice dann so. Zuerst einmal muss unser gewünschtes Zielgen, also die Gene welche für die Enzyme des ß-carotin codieren isoliert werden. Dieses Zielgen wird dann mittels Restriktions Enzymen, die man sich wie Genschweren vorstellen kann, geschnitten. Mit denselben Enzymen wird dann ein passendes Plasmid geschnitten, sodass die beiden Enden des Gens und des Plasmids komplementär wie ein Puzzle zusammenpassen. Danach führt man beide Versatzstücke zusammen und verbindet sie mit Ligasen. Diese Ligasen sind Enzyme die Gene zusammenbringen, bzw vereinfacht gesagt „zusammenkleben“ können. Dadurch bildet sich dann aus Zielgen und Plasmid ein rekombinanter Vektor. Dieser rekombinanten Vektor wird dann anschließend in Agrobakterium tumefaciens transformiert und auf einem Antibiotikanährboden selektiert, sodass wir am Ende ausschließlich unsere gewünschten Bakterien mit Zielgen vor uns haben. Aus diesen Bakterien wird eine Suspension hergestellt die in den ausgestanzten Stamm der Zielpflanze, also dem Reis pipettiert wird. Dieser bakterielle Transfer, sowie durch die bereits beschriebene Eigenschaft von Agrobakterium tumefaciens sorgt nun dafür, dass sich unser Zielgen in das pflanzliche Genom fest einbaut und unser gewünschtes transgene Merkmal exprimiert. Zu guter Letzt müssen diese Zellen nur noch vervielfältigt, zur fertigen rekombinanten Pflanze werden.

Bacillus thurimgiensis-Mais

Neben Golden Rice ist jedoch auch der BT-Mais ein oft genanntes Beispiel, wenn man von gentechnisch veränderten Pflanzen spricht. Mais gehört zu den bedeutendsten Nutzpflanzen in unserer Landwirtschaft. Durch Schädlinge wie den Maiszünsler jedoch wird jährlich weltweit 7-20% der Ernte beschädigt. Zur Bekämpfung wird deshalb das natürliche Boden Bakterium Bacillus thuringiensis eingesetzt. Der Einbau funktioniert ähnlich wie oben beschrieben. Das Bakterium hat eine giftige Wirkung auf Insekten, jedoch nicht auf Pflanzen und Säugetiere, da das Toxin die Insekten-Darmwand zerstört und somit ein Insekten spezifisches Toxin ist. Zudem werden oftmals nur die Blätter und die Stängel mit dem BT-Toxin exprimiert, damit der Maiskolben, sowie die Blätter so natürlich wie möglich bleiben.

Aufgrund des hohen Gebrauchs des Toxins kommt es jedoch zu einer schnellen und hohen Resistenzbildung bei den Insekten, welches das Toxin unwirksam macht. Deshalb werden heutzutage nur noch 20% der Anbauflächen mit BT-Mais beackert.
Stellt man jetzt aber die Vor- und Nachteile gegenüber ist es fraglich ob Produkte wie golden Rice und co. eine wirksame Problembekämpfung sind, oder weitere Probleme verursachen.
Positiv an der Genforschung im Bereich Lebensmittelindustrie ist vor allem das wir unser Obst und Gemüse gezielt züchten können und so im idealen Fall, falls nötig, mehr wichtige Vitamine oder Nährstoffe erhalten. Zudem können wir unser Essen „perfekt“ aussehen und wachsen lassen, wodurch weniger B Ware entsteht, weniger weggeworfen wird und wir so Ressourcen sparen. Außerdem benötigen wir weniger Pestizide, da wir Pflanzen so verändern können, dass sie von sich aus Resistenz sind. Das Bedeutet das wir so unsere Umwelt und Insekten besser schonen und schützen können.

Dennoch ist auch hier Vorsicht geboten, da der hohe Gebrauch von resistenten Pflanzen zu einer schnellen Resistenz Bildung bei Schädlingen führen kann. Auch ist es möglich, dass ganz auf natürliche Weise durch Verwehung oder Regen, die eingebrachte Genmodifikation auf andere Pflanzen oder Organismen übertragen wird. Zudem kann das gentechnische eingreifen von uns zu einer Störung des ökologischen Gleichgewichts kommen. Einer der wohl größten Aspekte ist die nicht ausreichende Forschung und das Monopol in diesen Gebieten. Vor allem in Deutschland aber auch EU weit gibt es strenge Regeln, es ist zwar davon auszugehen, dass die meisten Produkte keine Auswirkungen für uns haben, ganz auszuschließen ist das jedoch nicht.
Durch diese Vor- und Nachteile aber auch durch weitere ist deshalb auszugehen das golden Rice an sich, keine perfekte Lösung spezifisch zur Bekämpfung des Vitamin A Mangels ist. Das Hauptproblem dieses Produktes ist das zwar ein Ansatz zur Problembekämpfung gefunden wurde, dieser aber den Grund für das Erscheinen des Mangels, also die einseitige Ernährung nur noch mehr verstärkt. Dennoch wird in Hinblick auf die immer größer werdende Weltbevölkerung und auch durch den drastischen Klimawandel, gentechnische Landwirtschaft immer wichtiger um auch in Zukunft unseren Bedarf an Lebensmitteln decken zu können.

Autor: BB Sequila