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Synthetische Biologie : Eine neue Lebensform

  • -Aktualisiert am

Durch automatisierte Selektion wurde der Escherichia-coli-Stamm umgewandelt. Die sich entwickelnden Zellen waren zu Beginn als längliche Filamente, nahmen dann aber immer stärker die Gestalt kurzer Stäbe an, wie sie typisch für Wildtyp-E. coli ist. Bild: Angewandte Chemie / Wiley-VCH

Künstliches Leben nach dem Vorbild der Evolution erschaffen, allerdings mit einem Baustein im Genom, den die Natur nicht nutzt: Das ist deutschen, französischen und niederländischen Chemikern gelungen. Nach Craig Venters Design-Bakterien ein neuer Streich der synthetischen Biologie.

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          Vor etwas über einem Jahr, im Mai 2010, machte die Meldung Schlagzeilen, dass Wissenschaftler erstmals künstliches Leben geschaffen hätten. Dem zehn Jahre zuvor durch seinen Erfolg bei der Entzifferung des menschlichen Genoms bekannt gewordenen J. Craig Venter und seinen Mitarbeitern war folgendes gelungen: Mit Hilfe von viel Computer-Power und biochemischen Techniken hatten sie einen Minimal-Erbsatz zusammengebastelt und ihn in Zellhüllen von Bakterien transferiert. Und diese Bakterien haben sich tatsächlich vermehrt.

          Eine europäische Forschergruppe meldet jetzt einen in mancher Hinsicht noch drastischeren Schritt in Richtung synthetischen Lebens, der aber auf natürlicheren Prinzipien beruht. Rupert Mutzel von der Freien Universität Berlin hat zusammen mit französischen und niederländischen Kollegen in einer Art Evolutions-Automat Kolibakterien dazu gebracht, in ihrer Erbsubstanz nicht mehr die für alles höhere Leben typischen vier Basen A, C, G und T einzubauen, sondern eine davon durch eine künstliche, in der Natur gar nicht vorkommende, zu ersetzen. Über etwa tausend Generationen entwickelten sich Bakterien, die statt T – Thymin – das chemisch ähnliche, aber normalerweise giftige 5-Chloro-Uracil in die Desoxyribonukleinsäure, DNA, einbauten Thymin war nicht mehr nötig für den Stoffwechsel. Während Venters Bakterien eher ein Nachbau der Natur waren, sind diese wohl tatsächlich die ersten bekannten Organismen mit einem künstlichen Grundbaustein in ihrer Erbsubstanz, die auch komplett ohne den eigentlich natürlichen Baustein an dieser Stelle auskommen. „Die haben damit wirklich erstmals einen teilweise künstlichen Organismus erzeugt“ sagt Thomas Carell, Professor für organische Chemie und Erbsubstanz-Forscher an der Ludwig-Maximillians-Universität in München. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

          Die Publikation über „Die chemische Evolution eines  Bakterien-Genoms” ist soeben veröffentlicht worden.
          Die Publikation über „Die chemische Evolution eines Bakterien-Genoms” ist soeben veröffentlicht worden. : Bild: Wiley-VCH

          Ähnlich wie andere biotechnologische Verfahren hat die synthetische Biologie Ängste geweckt. Umweltaktivisten etwa befürchten, dass veränderte oder neue Organismen in die Umwelt gelangen und ihre Gene dort verbreiten könnten. Gerade letztere Befürchtung, sagt Nediljko Budisa, Biotechnologe an der Technischen Universität Berlin, könnte aber mit Organsimen wie den jetzt entwickelten vielleicht ganz ausgeräumt werden. „Ein Organismus, der einen künstlichen Baustein braucht, den es in der Natur gar nicht gibt, stirbt, wenn er mal tatsächlich unbeabsichtigt in die Umwelt gelangt, sofort ab. Er kann sich nicht vermehren und auch seine Gene nicht verbreiten.“ Würde man es also schaffen, die Produktion von Substanzen, für die man gentechnisch veränderte Bakterien braucht, etwa Insulin, komplett den neuen künstlichen Zellen zu überlassen, hätte man damit die bislang wohl sicherste Methode gegen einen Kontaminierung.

          Eine Firma für „Automatisierte Evolution“

          Allerdings ist die künstliche Evolution in den Bakterien mit dem synthetischen DNA-Baustein offenbar dafür noch nicht weit genug vorangetrieben. Nimmt man ihnen das 5-Chloro-Uracil wieder weg, können manche von ihnen auch wieder den natürlichen Baustein Thymin benutzen. „Das scheint mir aber ein rein technisches Problem zu sein, das man entweder mit gezielten Eingriffen oder mit ein paar hundert weiteren Generationen gesteuerter Evolution lösen kann“, sagt Budisa. „ Für groß-biotechnische Anwendungen ist 5-Chloro-Uracil auch noch viel zu teuer“, so Mutzel. Die Ergebnisse zeigten vor allem, dass „so etwas mit den Methoden einer automatisierten Evolution im Prinzip funktionieren kann.“ Die Forscher glauben, dass ihr neuer Ansatz, der anders als Venters computergestütztes Verfahren die natürlichen Prinzipien der Evolution nutzt, der sinnvollere und praktikablere ist. Mutzel und sein französischer Kollege Philippe Marliere hatten schon vor drei Jahren eine eigene Biotech-Firma gegründet. Heute gibt es ein Nachfolge-Unternehmen namens „Heurisko“, das dem Franzosen Marliere gehört. Sein Geschäftsmodell heißt: „Automatisierte Evolution“.

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