Der aktuelle Katalog der Schöpfung ist da

[ Fri. Aug. 14. 2009 ]

Der New Yorker Literaturagent John Brockman und seine Edge Foundation hatten kürzlich zu einer außergewöhnlichen Zukunftskonferenz nach Los Angeles geladen. Zwei prominente Wissenschaftler, George Church, Molekulargenetiker in Harvard, und Craig Venter, Pionier bei der Entschlüsselung des Humangenoms, sprachen über die synthetische Genomik. Zu der Tagung, zu der nur ein ausgewählter Kreis eingeladen worden war, erschienen rund zwanzig Vertreter der Technologieelite Amerikas, darunter Larry Page, Mitbegründer von Google, Nathan Myhrvold, vormals Chief Technology Officer von Microsoft, und Elon Musk, Gründer von PayPal und Direktor von SpaceX, einem privaten Raketenbau- und Raumforschungsunternehmen, das in einem riesigen Gebäude unweit des Flughafens von Los Angeles untergebracht ist.

Der erste Tag des Treffens fand auf dem Areal von SpaceX statt, wo übrigens auch das Elektroauto Tesla produziert wird. Die synthetische Genomik, Thema der Konferenz, ist im Grunde Gentechnik in großem Stil. Sie beschäftigt sich mit der teilweisen oder vollständigen Ersetzung des natürlichen Genmaterials eines Organismus durch synthetisches Genmaterial.

Das Schreckgespenst der „Biohacker“

Von ihr erwartet man eine Vielzahl von biotechnischen Umbrüchen - beispielsweise Bakterien, die so programmiert werden, dass sie Kohle in Biogas umwandeln, oder Mikroben, die Kerosin produzieren. Mit wieder anderen Verfahren wollen Wissenschaftler ausgestorbene Lebewesen wieder zum Leben erwecken, etwa das Wollhaarmammut, vielleicht sogar den Neandertaler.

Natürlich kam auch das Schreckgespenst der „Biohacker“ zur Sprache, die neue Krankheitserreger produzieren. Aber Genomforscher sind ja fast zwangsläufig Optimisten. George Church, der über sein Spezialgebiet „Humangenetik 2.0“ sprach, erklärte seinen Zuhörern, wie sich das Genmaterial - die DNS - programmieren lässt. So wie Sequenzierungsautomaten die natürliche Ordnung eines DNS-Moleküls entziffern können, so können Automaten Komponenten einer gezielt manipulierten DNS schaffen, die, in eine Zelle eingebaut, deren normales Verhalten verändern. Bösartige Tumoren ziehen beispielsweise viele Bakterienzellen an. Durch präzise Manipulation des Bakteriengenoms kann man krebsbekämpfende Mikroben schaffen, also Organismen, die den Tumor angreifen, indem sie in die Geschwulst eindringen und dort synthetisch erzeugte Toxine freisetzen.

„Personalisierte“ Mäuse

Church und sein Harvard-Team haben inzwischen Bakterien programmiert, die jede dieser Funktionen separat ausüben, aber es ist ihnen noch nicht gelungen, sie zu einem komplett organisierten System zusammenzubauen. Trotzdem: „Wir sind nicht mehr weit von dem Punkt entfernt, wo wir diese Zellen quasi wie Computer programmieren können“, sagte Church.

Tumorkiller-Mikroben sind aber nur eine der vielen wundersamen Entwicklungen in Churchs Laboren. Ein anderes Projekt ist die Aussicht auf „personalisierte“ Mäuse. Es handelt sich um Säugetiere, denen Ausschnitte menschlicher DNS injiziert werden, damit sie Antikörper bilden, die vom jeweiligen Menschen nicht abgestoßen werden. Eine personalisierte, mit individuellem Genmaterial gespickte Maus würde dann Antikörper produzieren, die der entsprechende kranke Mensch nicht mehr abstoßen würde.

Resistent gegenüber konventionellen Enzymen, Parasiten und Erreger

Und was wäre wohl von synthetischen Organismen zu halten, die gegenüber einer ganzen Klasse natürlicher Viren resistent wären? Zwei Verfahren gibt es. Eines besteht darin, eine DNS zu konstruieren, die das Spiegelbild einer natürlichen DNS ist. Wie viele biologische und chemische Substanzen zeichnet sich die DNS durch Chiralität (Händigkeit) aus, das heißt, sie existiert in links- oder rechtshändiger Helixstruktur. In natürlichem Zustand sind die meisten biologischen Moleküle linkshändig. Durch künstliche Schaffung rechtshändiger DNS könnte man aber synthetische Organismen erzeugen, deren DNS das Spiegelbild des Originals ist. Diese wären resistent gegenüber konventionellen Enzymen, Parasiten und Erregern, weil ihre DNS von der Spiegelbildversion nicht erkannt würde. Solche synthetischen Organismen wären Teil einer ganz neuen „Spiegelwelt“.

Church ist außerdem Gründer und Direktor des „Personal Genome Project“. Dessen Ziel ist es, die Genome von hunderttausend Freiwilligen zu sequenzieren und ein Zeitalter der personalisierten Medizin einzuläuten. Anders als die lange übliche Standardkombination aus Pillen und Therapien wird die Medizin künftig passgenau wie ein Maßanzug auf das Individuum zugeschnitten.

„Leben auf anderen Planeten etablieren“

Gegen Ende des ersten Tages stellte Elon Musk, Charismatiker sondergleichen, eine Genomveränderung anderer Art vor. Während im Hintergrund ein Video vom Start seiner „Falcon 1“-Rakete auf dem südpazifischen Kwajalein-Atoll lief, sprach er über die Verpflanzung der Spezies Mensch auf andere Planeten. Dieses Ziel hätte man als unrealistisch abtun können, wäre nicht am 13. Juli, kurz vor der Konferenz, eine „Falcon 1“ gestartet, die den malaysischen Satelliten RazakSat auf eine Erdumlaufbahn brachte. Schon zuvor hatte SpaceX einen Auftrag der Nasa für Versorgungstransporte zur Internationalen Raumstation erhalten.

Wie ein Herrscher seine Untertanen führte Musk dann die Konferenzteilnehmer durch die Fertigungsanlagen seines Raumfahrtunternehmens. Wir sahen den Bereich, in dem das Triebwerk gebaut wird, wir sahen Komponenten der Trägerrakete, das Kontrollzentrum und ein Exemplar des „Dragon“-Raumschiffs, einer Kapsel für den Transport von Fracht oder Menschen zur Raumstation. „All das dient dem Ziel, Leben auf anderen Planeten zu etablieren“, sagte Musk.

Organismen auf ein Minimum an Genen reduzieren

Am zweiten Tag trat J. Craig Venter auf, Pionier des privaten Humangenomprojekts und Gründer von Synthetic Genomics Inc. Das ist eine Organisation, die sich der Vermarktung von Gentechniken verschrieben hat. Eine der Herausforderungen der synthetischen Genomik ist es, Organismen auf ein Minimum an Genen zu reduzieren, die zum Leben notwendig sind. „Reduktionistische Biologie“ nennt Venter das. Die Grundfrage sei, ob sich durch Kombination der geringsten Zahl an lebenswichtigen Genkomponenten neues Leben kreieren lasse.

Venter nutzt Bierhefe, die imstande ist, DNS-Fragmente zu funktionalen Chromosomen zusammenzubauen. Er schilderte ein Experiment, bei dem fünfundzwanzig synthetische DNS-Komponenten erzeugt und in eine Hefezelle eingebracht wurden, die von dieser zu einem Chromosom zusammengefügt wurden. Dabei kam es darauf an, die DNS-Teilchen so zu konstruieren, dass der Organismus sie korrekt zusammensetzen konnte. Venter stellte fest, dass Gene sich in Hefe leicht manipulieren ließen. Er konnte Gene einbringen, entfernen und eine Hefe mit neuen Eigenschaften erzeugen. Im August 2007 veränderte er die Individuen einer Spezies radikal: Er entnahm den Zellen je ein Chromosom, verpflanzte diese und schuf etwas völlig Neues. „Durch Veränderung der Software wurde der alte Organismus völlig eliminiert und ein neuer geschaffen“, so Venter.

„Die Software baut sich ihre eigene Hardware“

Venter und sein Forschungsteam schufen auch eine synthetische DNS-Kopie des PhiX-Bakteriophagen, eines kleinen, für Menschen ungefährlichen Bakterienparasiten. Eingesetzt in ein Kolibakterium, produzierte die Zelle die erforderlichen Proteine und setzte sie zu einem neuen Bakterienvirus zusammen, das seinerseits die Zelle vernichtete, aus der es hervorgegangen war. Und all das, so Venter, sei automatisch in der Zelle passiert: „Die Software baut sich ihre eigene Hardware.“

Diese und andere genomische Kreationen, Transformationen und Zerstörungen führten zu Fragen, wie sicher wir vor dem Albtraum gentechnisch produzierter Bakterien sind, die aus dem Labor entweichen und Unheil in die Welt bringen. Um das zu verhindern, könne man, so Venter, den Organismus mit „Suizidgenen“ versehen - das heißt ihn mit einer chemischen Abhängigkeit ausstatten, so dass er außerhalb des Labors nicht überlebensfähig ist. Außerhalb des Labors würden diese künstlichen Zellen absterben.

„Es ist nicht schwer, Algen dazu zu bringen, Öl zu produzieren“

Wenn dem so ist, wäre das eine gute Nachricht, denn Venter und sein Team sind gegenwärtig dabei, mit Forschungsgeldern von Exxon-Mobil eine fünf bis sieben Quadratkilometer große Algenfarm einzurichten, in der umprogrammierte Algen Biokraftstoff produzieren werden. „Es ist nicht schwer, Algen dazu zu bringen, Öl zu produzieren“, sagte Venter. „Die Menge ist das Problem.“ Um als praktikable Energielieferanten dienen zu können, müssen Algenfarmen groß sein, und das macht sie teuer. Algen haben jedoch den Vorteil, dass sie Kohlendioxid verbrauchen und Sonnenlicht als Energiequelle verwenden. Potentiell haben wir also lebende Solarzellen, die Kohlendioxid fressen und dabei neue Kohlenwasserstoffe - den Treibstoff - produzieren.

Das letzte Wort hatte Church mit seinem Projekt „Engineering Humans 2.0“. Der Mensch, meinte er, sei in vielerlei Hinsicht beschränkt: in seiner Konzentrations- und Erinnerungsfähigkeit, durch die Kürze des Lebens und so weiter. Mit Hilfe der Gentechnik könnten all diese Unzulänglichkeiten und Einschränkungen korrigiert werden. Die gemeine Labormaus habe eine Lebensdauer von zweieinhalb Jahren, der Nacktmull dagegen erreicht das hohe Alter von fünfundzwanzig Jahren. Es sei möglich, diejenigen Gene zu finden, die zur Langlebigkeit des Nacktmulls beitragen, und wenn man diese Gene in die Labormaus einsetze, könne man deren Lebensdauer allmählich steigern.

„Warum sollte man Neandertaler wiederbeleben wollen?“

Analog könne man bei Menschen verfahren, also die Lebensdauer verlängern und das Gedächtnis verbessern, aber es frage sich, ob das klug wäre. Es gebe immer Nachteile, sagte Church. Man kann es einrichten, dass die Menschen größere und kräftigere Knochen haben, aber nur um den Preis, dass sie massiger und plumper werden. Auf einer Konferenz, in der über grenzenlose Machbarkeit gesprochen wurde, waren diese Worte eine willkommene Mahnung.

Doch dann erklärte er, dass es vermutlich möglich sei, durch gezielte Manipulation des Elefantengenoms dem Wollhaarmammut zu neuer Existenz zu verhelfen. Und durch ähnliche Manipulation des Schimpansengenoms könne man möglicherweise den Neandertaler wieder zum Leben bringen.

„Warum sollte man Neandertaler wiederbeleben wollen?“, fragte ein Gast.

„Um einen Verwandten zu schaffen, der uns einen neuen Blick auf uns ermöglicht“, antwortete Church. Der Mensch sei eine Monokultur, und Monokulturen seien eben biologisch gefährdet. Seine Antwort überzeugte nicht alle Anwesenden. „Wir haben schon genug Neandertaler in Washington“, rief Craig Venter, und mit dieser Bemerkung ging die Konferenz zu Ende.

Aus dem Englischen von Matthias Fienbork.

Von Ed Regis erschien zuletzt „What is Life? Investigating the Nature of Life in the Age of Synthetic Biology“ bei Oxford University Press.