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Gentechnik: Was genau ist das?

Eine kurze Einführung in Biologie, Biotechnologie und Gentechnik mit Informationen zur grünen Gentechnik und dem Prinzip der Koexistenz.

Grundlagen der Biologie

Fast alle Lebewesen auf der Erde sind aus einer Vielzahl von Zellen aufgebaut. Am menschlichen Körper können wir das leicht nachvollziehen: Jedes Haar wächst aus einer Haarwurzelzelle und bei Sonnenbrand lösen sich tote Zellen der obersten Hautschicht. Ein erwachsener Mensch besteht aus 100 Billionen Zellen! Da wir ständig Zellen "verlieren", man denke nur an die Haare in einer Bürste oder die sonnenverbrannte Haut auf der Schulter, werden jede Sekunde rund 50 Millionen neue Zellen gebildet.

In jeder Zelle eines Menschen ist das komplette Erbgut gespeichert, das wir je zur Hälfte von Vater und Mutter erhalten haben. Dieser Bauplan unseres Körpers ist also in allen 100 Billionen Zellen identisch. Wie kann es nun sein, dass die Zellen so unterschiedlich aussehen und verschiedene Funktionen haben?

Das Geheimnis liegt im Erbgut, dem Bauplan, selbst. Der Bauplan ist aufgebaut wie ein Lexikon, das mehrere Bände umfasst. Der Mensch hat 46 "Bände", man nennt sie Chromosomen. Von den 46 Chromosomen stammen jeweils 23 von der Mutter und vom Vater. Jedes Chromosom kann man sich wie ein Wollknäuel vorstellen, denn es besteht aus einem langen Faden, der stark gedreht und gefaltet ist. Dieser Faden ist die DNA. Die DNA stellt die Buchseiten dar, die geöffnet (entfaltet und entdreht) werden und so einen Blick auf die Wörter und Buchstaben freigeben. Die Natur kennt nur vier Buchstaben, sie heißen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Diese vier Buchstaben nennt man Nukleotide. Die vier Nukleotide sind so klein, dass jedes aus nur etwa 36 Atomen besteht! Wenn die Nukleotide so hintereinander folgen, dass der Körper sie lesen kann, dann nennt man diesen Abschnitt eines Chromosoms Gen. Das Chromosom 7 zum Beispiel besteht aus etwa 158 Millionen Nukleotiden und es wird geschätzt, dass das Chromosom 7 zwischen 1.000 und 1.500 Gene beinhaltet.

Man geht heute davon aus, dass der Mensch insgesamt etwa 30.000 Gene hat. Von diesen 30.000 werden in jeder Zelle nur diejenigen gelesen, die benötigt werden. So kann die Haarwurzelzelle die Gene lesen, die ein Haar wachsen lassen. Und eine Zelle in der Bauchspeicheldrüse liest die Gene, die Magensäure produzieren lassen.

Jedes Lebewesen hat seine eigenen Gene und eine für seine Art typische Anzahl Chromosomen. Die kleinsten Einheiten des Erbguts, die Nukleotide Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, sind in nahezu allen Lebewesen identisch. Egal, ob es sich dabei um Mensch, Tier oder Pflanze handelt. Daher spricht man auch davon, dass der genetische Code "universell gültig" ist.

Grundlagen der Biotechnologie

Biotechnologische Verfahren werden zum Teil schon seit Jahrhunderten eingesetzt, zum Beispiel bei der Herstellung alkoholischer Getränke durch Hefe oder von Käse durch Milchsäurebakterien. Dieser Teil der Biotechnologie nutzt lebende Organismen und deren Stoffwechselprodukte beispielsweise zum Herstellen von Nahrungs- und Arzneimitteln.

Diagnostische Verfahren zur Entschlüsselung, Markierung und Isolierung von Teilen des Erbgutes werden ebenso zu den "biotechnologischen Methoden" gerechnet. Hierzu gehört unter anderem der "genetische Fingerabdruck", der in der Gerichtsmedizin sowie der klassischen Pflanzen- und Tierzüchtung große Bedeutung erlangt hat. Die diagnostische Biotechnologie erzeugt weder eine direkte Neukombination noch werden gentechnisch veränderte (gv) Organismen erschaffen.

Grundlagen der Gentechnik

Mit dem Begriff "Gentechnik" werden Verfahren bezeichnet, mit denen Erbgut durch Organismen eingebracht werden kann. Dadurch wird das Erbgut des Organismus neu kombiniert. Die gentechnische Übertragung der Erbinformation erfolgt entweder direkt (zum Beispiel durch Mikroinjektion, Mikroprojektil-Beschuss) oder über Viren und Bakterien, so genannte Vektoren. Die Gentechnik beschäftigt sich dabei konkret mit Methoden zur Isolierung von Genen und zur Herstellung neu kombinierter DNA. Mit der Entdeckung, dass der genetische Code universell für (fast) alle Lebewesen gilt, eröffnete sich zudem die Möglichkeit, DNA auch über biologische Artgrenzen hinweg zu übertragen.

Als Ziele gentechnischer Anwendungen werden zum Beispiel die Verbesserung des Saatgutes, der Einsatz von gentechnisch veränderten Mikroorganismen bei der Lebensmittelherstellung und die Produktion von Medikamenten für Menschen und Tiere genannt. So konnte etwa das Gen für das Humaninsulin in Bakterien eingebracht und damit Insulin in industriellem Maßstab produziert werden. Vitamine, Impfstoffe (Hepatitis), Interferone und blutbildende Faktoren werden heute standardmäßig mit Hilfe gentechnischer Methoden hergestellt. Auch die medizinische Diagnostik ist mittlerweile ohne gentechnische Verfahren kaum mehr vorstellbar.

Die Gentechnik lässt sich in die folgenden drei großen Anwendungsbereiche untergliedern:

  • Grüne Gentechnik (alternativ: Agro-Gentechnik): Gentechnische Verfahren in der Pflanzenzüchtung sowie die Nutzung gentechnisch veränderter Pflanzen in der Landwirtschaft und im Lebensmittelsektor. Die Grüne Gentechnik hat als neue Züchtungsmethode bereits eine Reihe von gentechnisch veränderten Nutzpflanzen hervorgebracht. Auch an der gentechnischen Veränderung von Nutztieren wird gearbeitet. Derzeit ist nur ein gentechnisch veränderter Lachs in den USA und Kanada auf dem Markt. Gentechnisch veränderte Tiere werden außerdem in Forschung und Herstellung von Arzneimitteln verwendet.
  • Gelbe oder rote Gentechnik: Gentechnische Methoden in der Medizin zur Entwicklung von diagnostischen und therapeutischen Verfahren sowie zur Herstellung von Arzneimitteln für Menschen und Tiere.
  • Die graue oder weiße Gentechnik: Die Nutzung gentechnisch veränderter Mikroorganismen zur Herstellung von Enzymen oder Chemikalien für industrielle Zwecke, die Lebens- und Futtermittelkett, in der Mikrobiologie und der Umweltschutztechnik.

Neben der gezielten Veränderung von Erbanlagen ermöglicht die Gentechnik auch eine präzise Analyse des Erbguts. Populäre Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Vaterschaftsnachweise sowie die Identifizierung von Tätern in Strafverfahren ("genetischer Fingerabdruck").

Bedeutung der Grünen Gentechnik

1995 wurde in Kanada erstmalig gentechnisch veränderter Raps kommerziell angepflanzt. Im Jahr darauf folgte die wirtschaftliche Nutzung von transgenem Soja in den USA. Inzwischen werden weltweit auf etwa 189,8 Millionen Hektar (ha) (Quelle: ISAAA Briefs No. 53-2017, Juni 2018) landwirtschaftlicher Fläche transgene Nutzpflanzen angebaut. Auf dem Großteil der Flächen werden transgene Soja-, Mais-, Baumwoll-, und Rapssorten geerntet (jeweils mehr als 10 Millionen ha). Von untergeordneter Bedeutung sind GV-Sorten bei Luzerne, Zuckerrübe, Papaya, Kürbis, Kartoffeln, Auberginen und Äpfeln. Hauptanbaugebiete sind die USA, Brasilien, Argentinien, Kanada, Indien und Paraguay. Insgesamt wurden im Jahr 2017 in 24 Ländern GV-Pflanzen angebaut, darunter befinden sich auch zwei EU-Mitgliedstaaten. Im Übrigen werden z. B. in China auch gentechnisch veränderte Pappeln angebaut.

Derzeit ist nur eine gentechnisch verändertem Pflanze in der EU zum Anbau zugelassen. Es handelt sich um Mais der Sorte MON810, die ein Gen des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis (Bt) enthält. Sie kann somit einen insektiziden Stoff, dass Bt-Protein, bilden. Bt-Mais ist damit in der Lage den Schädling Maiszünsler abzutöten bevor Fraßschäden entstehen. Alle zugelassenen Maissorten sind aus MON810-Mais hervorgegangen, der in der EU seit 1998 gentechnikrechtlich für den Anbau sowie als Lebens- und Futtermittel zugelassen ist. Neben der gentechnikrechtlichen Zulassung benötigten die GV-Pflanzen für einen kommerziellen Anbau, wie alle neuen Sorten, auch eine Sortenzulassung nach dem Saatgutverkehrsgesetz.

In der EU wurde 2017 in zwei Mitgliedsstaaten Bt-Mais MON810 angebaut. In Spanien wurde der transgene Mais auf einer Fläche von 124.227 ha und in Portugal von 7.308 ha geerntet..
In Deutschland wurden bis 2011 kleine Flächen mit transgenem Mais MON810 und der inzwischen in der EU nicht mehr zugelassenen gentechnisch veränderten Kartoffel der Sorte Amflora angebaut (siehe Fragen und Antworten: Anbauverbot für gentechnisch veränderte Pflanzen).

Die folgenden Tabellen zeigen die Anbaufläche in Deutschland und weltweit für GV-Pflanzen.

Anbauflächen in Deutschland

Seit 2012 erfolgt kein Anbau von GVO in DEU.

Anbausituation in Deutschland
Fläche2008200920102011
GV-Mais (in Hektar)3.171kein Anbaukein Anbaukein Anbau
Mais insgesamt (in Hektar)2.087.0002.111.0002.310.0002.520.300
Anteil GV-Mais an Mais insgesamt (in Prozent)0,15000
GV-Kartoffeln (in Hektar)kein Anbaukein Anbau152
Kartoffeln insgesamt260.000264.000 254.000 259.400
Anteil GV-Kartoffeln an Kartoffeln insgesamt000,0060,0008
Landwirtschaftlich genutzte Fläche (in 1.000 ha)16.92516.89016.70416.758
Anteil GV-Pflanzen an landwirtschaftlich genutzter Fläche (in Prozent)0,01900,000090,00001

Anbauflächen weltweit

Anbausituation weltweit (in Millionen Hektar)
Fläche20102011201220132014201520162017
GV Soja73,375,48084,590,792,191,494,1
Soja insgesamt103103110113118111117121,5
Anteil GV-Soja an Soja insgesamt71 %75 %80 %79 %82%83%78%77%
GV-Mais46,851,055,657,455,253,660,659,7
Mais insgesamt160159159159184185185188
Anteil GV-Mais an Mais insgesamt29 %32 %35 %
32 %30%29%33%32%
GV-Pflanzen insgesamt148160170175181179,7185,1189,8
davon Baumwolle21,024,724,323,925,124,022,324,1
davon Raps7,08,29,38,29,08,58,610,2

Hauptanbauländer (mit Anbau auf mehr als 2 Mio. ha)

Hauptanbauländer (in Mio. ha)
Land20072008200920102011201220132014201520162017
USA57,762,564,066,869,069,5
70,273,170,972,975,0
Brasilien15,015,821,425,430,336,640,342,244,249,150,2
Argentinien19,121,021,322,923,723,924,424,324,523,823,6
Kanada7,07,68,28,810,411,610,811,611,011,113,1
Indien6,27,68,49,410,610,81111,611,610,811,4
Paraguay2,62,72,22,62,83,43,63,93,63,63,0
Pakistankein Anbaukein Anbaukein Anbau2,42,62,82,82,92,92,93,0
China3,83,83,73,53,94,04,23,93,72,82,8
Südafrika1,81,82,12,22,32,92,92,72,32,72,7

Was ist Koexistenz?

Die Rahmenbedingungen für den Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen müssen einen Ausgleich zwischen den Interessen derjenigen Landwirte sicherstellen, die gentechnisch veränderte Pflanzen anbauen wollen und denjenigen, die ohne diese Pflanzen wirtschaften möchten. Man spricht hier von der "Koexistenz".

Da die landwirtschaftliche Pflanzenerzeugung auf offenen Flächen erfolgt, ist ein unbeabsichtigtes Vorkommen gentechnisch veränderter Pflanzen in nicht gentechnisch veränderten Kulturen nicht auszuschließen. Bei unterschiedlichem Marktwert derartig erzeugter Waren kann dies wirtschaftliche Folgen haben.

Deshalb muss vermieden werden, dass sich der Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen nachteilig auf die wirtschaftliche Situation benachbarter Erzeuger auswirkt. Welche Maßnahmen dazu im Einzelnen notwendig sind, hängt vor allem von der Biologie der jeweiligen Pflanze ab.

Beispiel: Koexistenz beim Bt-Mais

In der EU ist eine gentechnisch veränderte Maissorte (Bt-Mais MON810) für den kommerziellen Anbau zugelassen. Da Mais seinen Ursprung in den Tropen und Subtropen hat, kann er unter unseren klimatischen Verhältnissen in der freien Natur nicht dauerhaft überleben. Um die Koexistenz der Pflanzentypen und die Wahlfreiheit der Landwirte zu gewährleisten, setzen in Deutschland die Koexistenzregeln Mindestabstände zwischen GVO-Feldern und konventionellen oder ökologischen Anbauflächen fest: Zwischen gentechnisch verändertem Mais und konventionellem Mais müssen mindestens 150 Meter liegen.

In der Nachbarschaft zu ökologischem Anbau ist eine Mindestentfernung von 300 Metern zwingend. Bereits bei einem Abstand von 150 Metern ist davon auszugehen, dass in aller Regel keine wesentliche Beeinträchtigung der benachbarten Maiskulturen eintritt. Der darüber hinausgehende Wert von 300 Metern trägt der besonderen Sensibilität des Marktes für ökologische Produkte Rechnung, da Einträge von gentechnisch veränderten Organismen bei ökologischen Produkten einen höheren Schaden verursachen können als bei konventionellen Produkten.

Was ist mit Umweltrisiken gemeint?

Der Schutz der Umwelt vor möglichen negativen Auswirkungen der Gentechnik ist ein politisches Kernziel der Bundesregierung. Bei der Produktentwicklung aus oder mit gentechnisch veränderten Organismen geht das Gentechnikrecht von dem Konzept aus, das ein schrittweises Vorgehen vom Labor und Gewächshaus über begrenzte Freisetzungen zum Inverkehrbringen vorsieht. So sollen mögliche Risiken schon in einem frühen Stadium der Entwicklung erkannt werden.

Gesellschaftliche Proteste werden besonders im Zusammenhang mit dem Anbau oder der experimentellen Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen laut. Oft wird befürchtet, dass sich diese Pflanzen vermehren könnten, wenn sie erst einmal (begrenzt) in der Umwelt freigesetzt sind. Umweltrisiken könnten dann darin liegen, dass diese veränderten Pflanzen die herrschenden Gleichgewichte in einem bestimmten Ökosystem stören, zum Beispiel wenn die im Labor eingebrachten Eigenschaften auf andere Arten übergehen sollten.

Stand:
23.07.18

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