Genetische Veränderung ist der Prozess der Veränderung des Erbguts eines Organismus. Dies geschieht indirekt seit Tausenden von Jahren durch kontrollierte oder selektive Züchtung von Pflanzen und Tieren. Die moderne Biotechnologie hat es einfacher und schneller gemacht, ein bestimmtes Gen für eine genauere Veränderung des Organismus durch Gentechnik anzuvisieren.
Die Begriffe "modifiziert" und "technisch" werden häufig im Zusammenhang mit der Kennzeichnung gentechnisch veränderter oder "GVO" -Lebensmittel synonym verwendet. Auf dem Gebiet der Biotechnologie steht GVO für genetisch veränderten Organismus, während sich der Begriff in der Lebensmittelindustrie ausschließlich auf Lebensmittel bezieht, die gezielt hergestellt und nicht selektiv gezüchtet wurden. Diese Diskrepanz führt zu Verwirrung unter den Verbrauchern, weshalb die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) den Begriff Gentechnik (GE) für Lebensmittel bevorzugt.
Eine kurze Geschichte der genetischen Veränderung
Laut einem Artikel von Gabriel Rangel, einem Wissenschaftler für öffentliche Gesundheit an der Harvard University, geht die genetische Veränderung auf die Antike zurück, als der Mensch die Genetik durch selektive Züchtung von Organismen beeinflusste. Wenn dieser Prozess über mehrere Generationen wiederholt wird, führt er zu dramatischen Veränderungen der Art.
Hunde waren wahrscheinlich die ersten Tiere, die gezielt gentechnisch verändert wurden, wobei die Anfänge dieser Bemühungen laut Rangel etwa 32.000 Jahre zurückreichen. Wilde Wölfe schlossen sich unseren Vorfahren von Jägern und Sammlern in Ostasien an, wo die Eckzähne domestiziert und gezüchtet wurden, um die Fügsamkeit zu erhöhen. Über Tausende von Jahren züchteten Menschen Hunde mit unterschiedlichen gewünschten Persönlichkeiten und körperlichen Merkmalen, was schließlich zu der großen Vielfalt von Hunden führte, die wir heute sehen.
Die früheste bekannte gentechnisch veränderte Pflanze ist Weizen. Laut einem Artikel aus dem Jahr 2015, der im Journal of Traditional and Complementary Medicine veröffentlicht wurde, stammt diese wertvolle Ernte vermutlich aus dem Nahen Osten und Nordafrika in dem als Fertile Crescent bekannten Gebiet. Alte Bauern züchteten selektiv Weizengräser ab 9000 v. domestizierte Sorten mit größeren Körnern und härteren Samen zu schaffen. Um 8000 v. Chr. Hatte sich der Anbau von domestiziertem Weizen in Europa und Asien verbreitet. Die fortgesetzte selektive Züchtung von Weizen führte zu Tausenden von Sorten, die heute angebaut werden.
Mais hat in den letzten tausend Jahren auch einige der dramatischsten genetischen Veränderungen erfahren. Die Grundnahrungsmittel stammen von einer Pflanze namens Teosinte, einem wilden Gras mit winzigen Ohren, die nur wenige Körner trugen. Im Laufe der Zeit züchteten die Landwirte selektiv die Teosinte-Gräser, um Mais mit großen Ohren zu erzeugen, die vor Körnern platzen.
Abgesehen von diesen Ernten hat ein Großteil der Produkte, die wir heute essen - einschließlich Bananen, Äpfeln und Tomaten - laut Rangel mehrere Generationen selektiver Züchtung durchlaufen.
Die Technologie, die spezifisch ein Stück rekombinante DNA (rDNA) von einem Organismus auf einen anderen schneidet und überträgt, wurde 1973 von Herbert Boyer und Stanley Cohen, Forschern an der University of California in San Francisco bzw. der Stanford University, entwickelt. Das Paar übertrug ein Stück DNA von einem Bakterienstamm auf einen anderen, wodurch eine Antibiotikaresistenz in den modifizierten Bakterien ermöglicht wurde. Im folgenden Jahr führten zwei amerikanische Molekularbiologen, Beatrice Mintz und Rudolf Jaenisch, im ersten Experiment fremdes genetisches Material in Mausembryonen ein, um Tiere mithilfe gentechnischer Techniken genetisch zu verändern.
Die Forscher modifizierten auch Bakterien, um sie als Medikamente zu verwenden. Im Jahr 1982 wurde Humaninsulin aus gentechnisch veränderten Produkten synthetisiert E coli Bakterien, laut Rangel das erste gentechnisch veränderte Humanarzneimittel, das von der FDA zugelassen wurde.
Genverändertes Essen
Laut der Ohio State University gibt es vier Hauptmethoden zur gentechnischen Veränderung von Pflanzen:
- Selektive Züchtung: Zwei Pflanzenstämme werden eingeführt und gezüchtet, um Nachkommen mit spezifischen Merkmalen zu produzieren. Zwischen 10.000 und 300.000 Gene können betroffen sein. Dies ist die älteste Methode zur genetischen Veränderung und gehört normalerweise nicht zur Kategorie der GVO-Lebensmittel.
- Mutagenese: Pflanzensamen werden absichtlich Chemikalien oder Strahlung ausgesetzt, um die Organismen zu mutieren. Die Nachkommen mit den gewünschten Eigenschaften werden gehalten und weiter gezüchtet. Mutagenese ist normalerweise auch nicht in der Kategorie GVO-Lebensmittel enthalten.
- RNA-Interferenz: Einzelne unerwünschte Gene in Pflanzen werden inaktiviert, um unerwünschte Merkmale zu entfernen.
- Transgene: Ein Gen wird einer Art entnommen und in eine andere implantiert, um ein wünschenswertes Merkmal einzuführen.
Die letzten beiden aufgeführten Methoden gelten als Arten der Gentechnik. Heute wurden bestimmte Pflanzen gentechnisch verändert, um den Ernteertrag, die Resistenz gegen Insektenschäden und die Immunität gegen Pflanzenkrankheiten zu verbessern sowie den Nährwert zu erhöhen, so die FDA. Auf dem Markt werden diese als gentechnisch veränderte oder GVO-Pflanzen bezeichnet.
"GVO-Pflanzen waren vielversprechend bei der Lösung landwirtschaftlicher Probleme", sagte Nitya Jacob, Pflanzenwissenschaftlerin am Oxford College der Emory University in Georgia.
Die erste gentechnisch veränderte Kultur, die in den USA für den Anbau zugelassen wurde, war 1994 die Tomate Flavr Savr. (Um in den USA angebaut zu werden, müssen gentechnisch veränderte Lebensmittel sowohl von der Environmental Protection Agency (EPA) als auch von der FDA zugelassen werden.) Neue Tomaten hatten eine längere Haltbarkeit dank der Deaktivierung des Gens, das dazu führt, dass Tomaten matschig werden, sobald sie gepflückt werden. Laut der Abteilung für Landwirtschaft und natürliche Ressourcen der Universität von Kalifornien wurde der Tomate auch ein verbesserter Geschmack versprochen.
Heute sind Baumwolle, Mais und Sojabohnen die am häufigsten in den USA angebauten Pflanzen. Fast 93 Prozent der Sojabohnen und 88 Prozent der Maispflanzen sind laut FDA gentechnisch verändert. Laut dem US-Landwirtschaftsministerium (USDA) wurden viele GVO-Pflanzen wie modifizierte Baumwolle so konstruiert, dass sie gegen Insekten resistent sind, wodurch der Bedarf an Pestiziden, die das Grundwasser und die Umgebung kontaminieren könnten, erheblich reduziert wird.
In den letzten Jahren wurde der weit verbreitete Anbau von GVO-Pflanzen zunehmend kontrovers diskutiert.
"Ein Problem sind die Auswirkungen von GVO auf die Umwelt", sagte Jacob. "Zum Beispiel können Pollen aus GVO-Pflanzen auf Felder mit nicht-GVO-Pflanzen sowie in Unkrautpopulationen driften, was dazu führen kann, dass Nicht-GVO aufgrund von Fremdbestäubung GVO-Eigenschaften annehmen."
Eine Handvoll großer Biotechnologieunternehmen habe die GVO-Pflanzenindustrie monopolisiert, sagte Jacob, was es einzelnen Kleinbauern schwer mache, ihren Lebensunterhalt zu verdienen. Während einige Landwirte möglicherweise aus dem Geschäft gedrängt werden, können diejenigen, die mit den Biotech-Unternehmen zusammenarbeiten, die wirtschaftlichen Vorteile höherer Ernteerträge und reduzierter Pestizidkosten nutzen, so das USDA.
Laut Umfragen von Consumer Reports, der New York Times und der Mellman Group ist die Kennzeichnung von GVO-Lebensmitteln für die Mehrheit der Menschen in den USA wichtig. Die Befürworter der GVO-Kennzeichnung sind der Ansicht, dass die Verbraucher entscheiden können sollten, ob sie gentechnisch veränderte Lebensmittel kaufen möchten.
Jacob sagte jedoch, es gibt keine eindeutigen wissenschaftlichen Beweise dafür, dass GVO für die menschliche Gesundheit gefährlich sind.
Gentechnisch veränderte Tiere und Menschen
Heutzutage werden Nutztiere häufig selektiv gezüchtet, um die Wachstumsrate und Muskelmasse zu verbessern und die Krankheitsresistenz zu fördern. Zum Beispiel wurden bestimmte Hühnerlinien, die für Fleisch gezüchtet wurden, gezüchtet, um heute 300 Prozent schneller zu wachsen als in den 1960er Jahren. Dies geht aus einem Artikel aus dem Jahr 2010 hervor, der im Journal of Anatomy veröffentlicht wurde. Derzeit sind in den USA keine tierischen Produkte auf dem Markt, einschließlich Hühnchen oder Rindfleisch, gentechnisch verändert, und daher werden keine als GVO- oder GE-Lebensmittelprodukte eingestuft.
In den letzten Jahrzehnten haben Forscher Labortiere genetisch verändert, um herauszufinden, wie die Biotechnologie eines Tages bei der Behandlung menschlicher Krankheiten und der Reparatur von Gewebeschäden bei Menschen helfen könnte, so das National Human Genome Research Institute. Eine der neuesten Formen dieser Technologie heißt CRISPR (ausgesprochen "knuspriger").
Die Technologie basiert auf der Fähigkeit des bakteriellen Immunsystems, CRISPR-Regionen und Cas9-Enzyme zu verwenden, um fremde DNA zu inaktivieren, die in eine Bakterienzelle gelangt. Dieselbe Technik ermöglicht es Wissenschaftlern, auf ein bestimmtes Gen oder eine bestimmte Gruppe von Genen zur Modifikation abzuzielen, sagte Gretchen Edwalds-Gilbert, Associate Professor für Biologie am Scripps College in Kalifornien.
Forscher verwenden die CRISPR-Technologie, um nach Heilmitteln für Krebs zu suchen und einzelne DNA-Stücke zu finden und zu bearbeiten, die bei einem Individuum zu zukünftigen Krankheiten führen können. Die Stammzelltherapie könnte auch Gentechnik bei der Regeneration von geschädigtem Gewebe wie Schlaganfall oder Herzinfarkt einsetzen, sagte Edwalds-Gilbert.
In einer äußerst kontroversen Studie behauptet mindestens ein Forscher, die CRISPR-Technologie an menschlichen Embryonen getestet zu haben, um das Potenzial für bestimmte Krankheiten auszuschließen. Dieser Wissenschaftler wurde einer strengen Prüfung unterzogen und in seinem Heimatland China für einige Zeit unter Hausarrest gestellt.
Das moralische Dilemma
Die Technologie ist möglicherweise verfügbar, aber sollten Wissenschaftler Studien zur genetischen Veränderung am Menschen durchführen? Es kommt darauf an, sagte Rivka Weinberg, Professorin für Philosophie am Scripps College.
"Wenn es um so etwas wie eine Technologie geht, muss man über die Absicht und die unterschiedlichen Verwendungszwecke nachdenken", sagte Weinberg.
Die Mehrzahl der medizinischen Studien für gentechnisch veränderte Behandlungen wird an einwilligenden Patienten durchgeführt. Gentechnik an einem Fötus ist jedoch eine andere Geschichte.
"Experimente an menschlichen Probanden ohne deren Zustimmung sind von Natur aus problematisch", sagte Weinberg. "Es gibt nicht nur Risiken, die Risiken werden nicht erfasst. Wir wissen nicht einmal, was wir riskieren."
Wenn die Technologie der nächsten Generation verfügbar wäre und sich als sicher herausstellen würde, wären die Einwände gegen das Testen am Menschen minimal, sagte Weinberg. Das ist aber nicht der Fall.
"Das große Problem bei all diesen experimentellen Technologien ist, dass sie experimentell sind", sagte Weinberg. "Einer der Hauptgründe, warum die Menschen von dem chinesischen Wissenschaftler, der die CRISPR-Technologie für Embryonen einsetzte, so entsetzt waren, ist, dass es sich um ein so frühes Experimentierstadium handelt. Es handelt sich nicht um Gentechnik. Sie experimentieren nur mit ihnen."
Die überwiegende Mehrheit der Befürworter der Gentechnik erkennt, dass die Technologie noch nicht bereit ist, an Menschen getestet zu werden, und gibt an, dass das Verfahren für immer angewendet wird. Das Ziel der genetischen Veränderung, sagte Jacob, "war es immer, Probleme anzugehen, mit denen die menschliche Gesellschaft derzeit konfrontiert ist."
Weiterführende Literatur:
