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Gerade in Zeiten des Klimawandels bietet grüne Gentechnik einige Chancen. Dennoch ist sie nach wie vor umstritten. Woher die Skepsis kommt und welche gesetzlichen Rahmenbedingungen es braucht, um das Potential der Gentechnologie nutzbar zu machen, erklärt ÖAW-Forscherin Ortrun Mittelsten Scheid.
Die öffentliche Debatte um Gentechnik ist seit Jahrzehnten von Unsicherheiten geprägt. Auch gegenüber neuen Verfahren der grünen Gentechnik ist die Skepsis groß. Wie sich das Misstrauen gegenüber Lebensmitteln erklären lässt, die mithilfe von Gentechnik produziert werden, welche Chancen mit modernen Verfahren geneditierte Pflanzen in Zeiten begrenzter Ressourcen bieten und warum die derzeitige Gesetzeslage die Macht der großen Saatgutkonzerne stärkt, darüber spricht Molekularbiologin Ortrun Mittelsten Scheid vom GMI – Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).
Was ist grüne Gentechnik? Mehr dazu in unseren FAQs
„In Europa sind wir sehr nostalgisch, was die ‚Natürlichkeit‘ betrifft – ohne uns darüber Gedanken zu machen, dass wir seit 10.000 Jahren Züchtungen betreiben“, sagt die ÖAW-Forscherin im Interview. Denn: „Kein einziges Obst und Gemüse, wie wir es heute kennen, entspricht der Urform.“ Gemeinsam mit dem Pflanzenforscher Herrmann Bürstmayr von der Universität für Bodenkultur Wien und ÖAW-Präsident Heinz Faßmann informierte sie bei der ÖAW-Gesprächsreihe Science Update Journalist:innen über grüne Gentechnik.
Frau Mittelsten Scheid, welche Chancen bietet die grüne Gentechnik in Zeiten des Klimawandels?
Ortrun Mittelsten Scheid: Grüne Gentechnik kann nicht den Klimawandel als solchen bekämpfen. Dafür müssen wir viele andere Maßnahmen treffen. Aber die Anwendung der Gentechnik in Pflanzen ist ein mögliches Werkzeug, um unsere Kulturpflanzen an die veränderten Bedingungen anzupassen. In Zeiten begrenzter Ressourcen an Boden und Arbeitskraft kann man damit die Ernährungssicherheit verbessern.
Aber: Trockenresistenz, Hitzeresistenz, Salzresistenz, die jetzt im Zuge des Klimawandels als Züchtungsziele besonders attraktiv sind, sind komplexe Eigenschaften, an denen in der Regel mehrere Gene, epigenetische Regulierungen und andere Faktoren beteiligt sind. Sie entscheiden zusammen darüber, ob Pflanzen mit bestimmten Bedingungen zurechtkommen.
Die industrielle Landwirtschaft laugt Böden aus und beschleunigt das Artensterben. Widerspricht der Einsatz der grünen Gentechnik einer notwendigen Ökologisierung der Landwirtschaft?
Mittelsten Scheid: Ganz im Gegenteil. Ich sehe ein Potenzial darin, dass mit der Gentechnik der kleine Pool der heute weltweit verwendeten Kulturpflanzen erweitert wird und neue Kulturpflanzen überhaupt denkbar sind. Ein Beispiel dafür sind Ansätze, existierende Wildpflanzen mithilfe gezielter gentechnischer Veränderungen in für die Menschen vorteilhafte Kulturpflanzen umzuwandeln. Die Gentechnik ist aber natürlich kein Allheilmittel, um die Landwirtschaft ökologisch verträglicher zu machen.
Gentechnik ist in der Öffentlichkeit noch immer sehr umstritten. Gibt es aus wissenschaftlicher Sicht Gründe dafür?
Mittelsten Scheid: Es gibt keine wissenschaftlichen Gründe dafür, der grünen Gentechnik gegenüber besonders skeptisch, vorsichtig oder furchtsam zu sein. Die Skepsis resultiert aus anderen Gründen. Was vielen Menschen nicht bewusst ist: Andere Arten von Gentechnik, also das, was man als „rote“ oder „weiße“ Gentechnik in Medizin und Chemie bezeichnet, haben längst in unserem Alltag Einzug gehalten. In jedem Waschmittel steckt Gentechnik in vielfältiger Weise. Auch bei der Lebensmittelherstellung werden Enzyme eingesetzt, die gentechnisch hergestellt werden. Und viele Medikamente, wie Insulin, beruhen auf gentechnischen Verfahren.
Worauf beruht denn die Skepsis gegenüber der grünen Gentechnik?
Mittelsten Scheid: Das ist meiner Meinung nach dem unglücklichen Start der Gentechnik geschuldet. Eine der ersten Eigenschaften, die gentechnisch erzielt wurden, war die Herbizidresistenz zur Bekämpfung von Unkräutern. Damals kamen schnell die Konzerne Monsanto und Pioneer ins Spiel, denen man Profitinteressen vorwarf. Aktivist:innen haben aus angeblich ökologischen Gründen die Versuchsfelder für „Genmais“ verwüstet, mit der Behauptung, die Schöpfung zu verteidigen. Das wiederum hat eine große Medienaufmerksamkeit bewirkt – und diese Skepsis wurde sehr stark in die Öffentlichkeit getragen und verankert.
In Europa sind wir sehr nostalgisch, was die „Natürlichkeit“ betrifft – ohne uns darüber Gedanken zu machen, dass wir seit 10.000 Jahren Züchtungen betreiben."
Gentechnisch hergestellte Pflanzen gelten als unnatürlich. Worin liegt hier der Unterschied zwischen Pflanzenzucht und Gentechnik?
Mittelsten Scheid: In Europa sind wir sehr nostalgisch, was die „Natürlichkeit“ betrifft – ohne uns darüber Gedanken zu machen, dass wir seit 10.000 Jahren Züchtungen betreiben. Kein einziges Obst und Gemüse, wie wir es heute kennen, entspricht der Urform. All unsere Bioprodukte sind in ganz starker Weise aus menschlichen Eingriffen in die Natur entstanden.
Für wie zweckmäßig halten Sie die strenge Regulierung genomeditierter Pflanzen in der EU?
Mittelsten Scheid: Zweckmäßig ist das aus wissenschaftlicher Sicht nicht. Und es ist auch unlogisch, denn im Endeffekt kann man mit den modernen Methoden der Gen-Editierung die gleiche Art von Mutationen herstellen, die auch aus der klassischen Züchtung hervorgehen. Mit dem Unterschied: Die Gen-Editierung kann sehr viel gezielter, schneller und kostengünstiger als die klassische Züchtung sein. Das gentechnisch veränderte Endprodukt ist molekularbiologisch nicht von einer auf herkömmlichen Weg erzeugten Mutation zu unterscheiden.
Das Label „gentechnikfrei“ ist aktuell ein Verkaufsargument."
In der öffentlichen Debatte dominiert die Sorge, dass mit dem Einsatz der grünen Gentechnik die Kennzeichnung von Produkten als "gentechnikfrei" nicht mehr kontrollierbar sei. Wie sehen Sie das?
Mittelsten Scheid: Das Label „gentechnikfrei“ ist aktuell ein Verkaufsargument, kein Sicherheitszertifikat und auch nicht immer ein Qualitätsmerkmal. Langfristig denke ich, wird die Kennzeichnung überflüssig, sobald Konsument:innen die Möglichkeit haben, sich für qualitativ hochwertigere Produkte unabhängig von deren Herstellungsmethode durch klassische oder moderne Gentechnik zu entscheiden.
Neue Gentechnik-Verfahren versprechen ein lukratives Geschäft, vor allem für Saatgutkonzerne, sagen Kritiker:innen. Stimmt das?
Mittelsten Scheid: Die jetzige Gesetzgebung zementiert die Macht der ganz großen Spieler im Feld. Denn: Die Genehmigungsverfahren sind dermaßen aufwendig und kostenintensiv, dass es sich nur große Konzerne leisten können, darüber nachzudenken, ob sie diese Prozesse durchschreiten wollen. Und sie durchlaufen sie daher auch nur für Produkte, von denen sie sich weltweite Profite erhoffen. Würde die gesetzliche Regelung angepasst werden auf das, was für Zulassungen neuer Sorten in der klassischen Züchtung bereits existiert, dann könnten sich auch kleinere Betriebe überlegen, ob sie für ihre lokal interessanten Kulturpflanzen solche Verfahren in Betracht ziehen. Das würde die lokale Diversität von Kulturpflanzen fördern.
Am 2. März 2023 fand am GMI – Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) ein Science Update zum Thema grüne Gentechnik mit der Molekularbiologin Ortun Mittelsten Scheid (ÖAW) und dem Pflanzenforscher Hermann Bürstmayr (BOKU) statt. Die im Vorjahr vom neuen Präsidium der Akademie gestartete Gesprächsreihe will den Austausch zwischen Journalist:innen mit Expert:innen zu gesellschaftlich relevanten Fragen stärken.
Ortrun Mittelsten Scheid ist Forschungsgruppenleiterin am GMI – Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW. Zuvor forschte die Biologin u.a. am Max-Planck-Institut für Zellbiologie in Deutschland, sowie in der Schweiz an der ETH Zürich und am Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research in Basel. Sie ist Preisträgerin des Erwin Schrödinger-Preises der ÖAW.
Die EU will 2023 über eine Novellierung des bisherigen Gentechnik-Gesetzes entscheiden. Zulassungsregeln und Kennzeichnungspflicht müssen an neue Rahmenbedingungen angepasst werden, weil neue, präzise molekularbiologische Werkzeuge das Spektrum der Pflanzenzüchtung grundlegend erweitern. Die Basis dafür ist der allgemeine Wissenszuwachs in der Genetik und Genomforschung sowie die Methoden der gezielten Genveränderungen, die auch in der Medizin oder in der Mikrobiologie große Fortschritte erzielt haben.
Gentechnik bezeichnet Verfahren, mit denen das Erbgut von Organismen absichtlich verändert wird, z.B. durch Neukombination, Einbau zusätzlicher Gene oder Veränderung einzelner Gene, mit der Absicht, die Organismen oder deren Produkte für Menschen praktisch nutzbar zu machen. Seit ihrer Sesshaftigkeit vor tausenden von Jahren haben Menschen aus zufälligen Genveränderungen diejenigen ausgewählt, die Pflanzen in ihrem Sinne verbessert haben. Jede Züchtung – also auch jene mit klassischen Methoden – ist im Hinblick auf den menschlichen Nutzen aus wissenschaftlicher Sicht bereits „Gentechnik“.
Anwendung und Produkte aus weißer (industrieller Biotechnologie), roter (medizinischer Anwendung) oder grauer Gentechnik (Umweltbiotechnologie) sind weit verbreitet und gesellschaftlich akzeptiert. Beispiele dafür sind Enzyme, Aromastoffe, Vitamine oder Humaninsulin. Grüne Gentechnik mit Pflanzen gibt es in Form des Einbaus von zusätzlichen Transgenen seit den 1980er-Jahren. Die Möglichkeit der Gen-Editierung mit der „Genschere“ CRISPR existiert seit rund zehn Jahren – deren Entdeckung wurde 2020 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.
Datenkbank genetisch veränderter Nutzpflanzen
Bei der bisher schon verwendeten Transgentechnik werden zusätzliche Gene in das Genom eingebaut. Diese können aus anderen Organismen stammen. Bei den neueren Verfahren kommt die „Genschere“ CRISPR als wichtiges neues Kombi-Werkzeug zum Einsatz. Dabei wird ein DNA-schneidendes Enzym in Zusammenarbeit mit einem RNA Bestandteil an eine bestimmte Stelle eines schon vorhandenen Gens geführt. Die Passgenauigkeit stammt von der Basenpaarung der RNA mit der Zielsequenz im Gen. Da man heute für viele Gene die DNA Sequenz und die von ihnen bestimmten Eigenschaften kennt, kann man sie mit diesem Prinzip präzise verändern. Die „Genschere“ variiert also vorhandenes Erbmaterial und lässt sich nach getaner Arbeit entfernen. Die entstandenen Sequenzveränderungen sind von solchen in konventionellen Züchtungsverfahren erzielten Mutationen molekularbiologisch nicht zu unterscheiden.
Grüne Gentechnik kann durch höhere Erträge und weniger Ernteverluste die Landwirtschaft produktiver machen. Zudem können gentechnisch erzielte Resistenzen gegen Pilze, Bakterien oder Viren den Pestizideinsatz reduzieren; andere Verbesserungen wie z.B. weniger Verbrauch an Wasser oder Dünger schonen Ressourcen. Potentielle Vorteile ergeben sich auch durch gesündere Inhaltsstoffe (z.B. verbesserte Fettsäurezusammensetzung), bessere Verträglichkeit (z.B. gluten- oder gliadin-armes Getreide) und länger lagerfähige Produkte (z.B. Bananen).
Ende der 1990er-Jahre entwickelte eine internationale Forschungsgruppe mit gentechnischen Verfahren eine besondere Reissorte: „Golden Rice“. Diese Sorte enthält zusätzliche Gene zur Bildung von Provitamin A im Reiskorn, das deshalb gelb gefärbt ist. In Ländern, in denen außer Reis wenig andere Lebensmittel zur Verfügung stehen, kann der Golden Rice Mangelernährung entgegenwirken und beispielsweise die Erblindung von Kindern verhindern. Patente und Lizenzen wurden für den Anbau durch Kleinbäuer:innen freigegeben, und die Einkreuzung der Transgene in lokal angepasste Reissorten ist möglich. 2022 fand die erste große Ernte auf den Philippinen statt.
Ein anderes Beispiel ist eine Weizensorte, bei der durch Gen-Editierung der Gehalt an Asparagin verringert wurde. Aus dieser Aminosäure entsteht nämlich beim Erhitzen, z. B. im Toastbrot, giftiges Acrylamid. Die Weizensorte ist noch nicht auf dem Markt, wird aber derzeit in Feldversuchen auf ihre Eigenschaften geprüft.
Seit Mitte der 1990er-Jahre werden gentechnisch veränderte Organismen (GVO) kommerziell angebaut. Man kann davon ausgehen, dass inzwischen mehr als zehn Prozent der globalen Ackerfläche mit GVO-Pflanzen bebaut wird. Während in der EU einzig eine Maissorte zum Anbau zugelassen ist, konzentriert sich der globale Einsatz von grüner Gentechnik auf die Länder USA, Brasilien, Argentinien, Kanada, China, Pakistan und Paraguay. Einzelne afrikanische Länder interessieren sich stark für das Potential der neuen Gentechnik.
Mutationen sind durch Sequenzanalyse immer nachweisbar. Allerdings kann man bei kleinen Veränderungen, die einen oder wenige Basenbausteine betreffen, im Nachhinein nicht unterscheiden, ob sie durch Gen-Editierung oder durch klassische Mutationszüchtung entstanden sind. Deshalb ist es wichtig, neues Saatgut in einem umfassenden Zertifizierungsprozess auf die Eigenschaften der Pflanzen und ihrer Produkte, ihre Verträglichkeit, das ökologische Verhalten und die Tauglichkeit für die Landwirtschaft zu prüfen, wie das bei neuen Sorten aus der konventionellen Pflanzenzüchtung auch erfolgt. Die ökologische Gefahr einer unbeabsichtigten Verbreitung „neu designter Gene“ in alten Kulturpflanzen ist äußerst gering und steht in keiner Relation zu den ökologischen Gefährdungen durch Klimawandel, Ressourcenverschwendung oder die Einschleppung invasiver Wildpflanzen.
Auch in der konventionellen Pflanzenzüchtung wird die genetische Vielfalt erhöht, in dem energiereiche Strahlung oder DNA-schädigende Chemikalien eingesetzt werden, um Mutationen als zufällige Varianten zu produzieren. Viele Obst- und Getreidesorten stammen aus solchen Züchtungsverfahren, die europäische Gesetzgebung nimmt diese Produkte aber vom geltenden Gentechnikgesetz wegen erwiesener Unbedenklichkeit aus.
Die ersten transgenen Pflanzen enthielten aus Gründen der relativ einfachen technischen Machbarkeit Herbizidresistenzgene. Damit wurde die Widerstandsfähigkeit von Organismen gegenüber den eingesetzten Unkrautbekämpfungsmitteln erhöht, was kommerziellen Interessen großer Pflanzenschutzchemieproduzenten entgegenkam. Deshalb wurde der Technologie vermehrter Herbizideinsatz nachgesagt und sie in der öffentlichen Wahrnehmung mit Gesundheits- und Umweltproblemen verknüpft. Mediale und aktivistische Anti-Gentechnikkampagnen haben das schlechte Image verstärkt und zu einer restriktiven Gesetzgebung geführt.
Pflanzenzüchtung muss eigentlich von Anfang an als Gentechnik angesehen werden, da Pflanzen im Interesse der Menschen verändert werden. Das geschieht oft gegen die „Interessen“ der Pflanzen, wenn z.B. Mutationen verhindern, dass die Pflanzen ihre reifen Samen verstreuen. Das erleichtert eine komplette maschinelle Ernte, widerspricht aber der natürlichen Verbreitung der Pflanze. Unnatürlich sind die Methoden der Gentechnik aber keineswegs: Das CRISPR-Prinzip dient in Bakterien zur Verteidigung gegen Viren, und die DNA Schnitte werden durch pflanzeneigene Reparaturmechanismen geheilt. Transgene werden mit Hilfe eines Bakteriums übertragen, das das Prinzip zum Umprogrammieren des Pflanzenstoffwechsels zu seinen Gunsten entwickelt hat. Gentransfer kommt auch in der Natur vor: manche Süßkartoffeln enthalten Gene, die im Laufe der Evolution auf diese Art eingebaut wurden.
Im Moment ja, aber nur weil allein Großkonzerne die langen und aufwendigen Zulassungsverfahren in der EU für gentechnisch veränderte Pflanzen finanziell stemmen können. Ein Zulassungsverfahren, das geneditierte Pflanzen mit jenem für klassische Züchtungen gleichstellte, würde auch kleinen oder spezialisierten Zuchtbetrieben Marktchancen eröffnen.
Das tut vor allem die konventionelle Landwirtschaft, indem sie auf Monokulturen mit wenigen Arten setzt. Bei Anwendung in lokal angepassten Sorten oder durch Turbo-Domestikation von Wildformen könnte Gentechnik das Spektrum der Kulturpflanzen erheblich erweitern und Biodiversität auf den Anbauflächen erhöhen. Grüne Gentechnik, zusammen mit produktbasierter Zulassungsregelung, bietet viele Möglichkeiten, die Landwirtschaft nachhaltiger, vielseitiger und ressourcenschonender zu machen.
Im Prinzip ja, aber der Preis wäre sehr hoch: Es wäre der Verzicht auf präzise, schnelle, kostengünstige Züchtungsmethoden, auf viele Züchtungsziele, die besonders unter den sich verändernden Bedingungen in der Landwirtschaft anders nicht zu verwirklichen sind, und auf die Erweiterung des Spektrums an interessanten Kulturpflanzen. Europa würde den Anschluss an das Know-how in der Pflanzenzüchtung verlieren und sich in neue Abhängigkeiten in Bezug auf die Lebensmittelsicherheit begeben.
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