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Gentechnik: So werden Lebensmittel gentechnisch verändert

Gentechnisch veränderte Lebensmittel wie Mais sind immer wieder ein Diskussionsthema. Was genau Forscher da eigentlich verändern, und wie ihnen das mithilfe von Gen-Kanonen und der neuen Gen-Schere CRISPR/Cas gelingt, erfährst du hier.
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Das Wichtigste zum Thema Gentechnik

  • Bei gentechnisch veränderten Pflanzen, Tieren oder Mikro-Organismen wurden einzelne Gene ausgeschaltet, leicht verändert oder durch andere ersetzt. Stammen die Gene von anderen Arten, spricht man von transgen.

  • Auf 13 Prozent der Felder weltweit werden transgene Pflanzen angebaut. Mais, Soja, Raps und Baumwolle machen dabei den Großteil aus - angebaut in den USA, Brasilien, Argentinien, Kanada und Indien.

  • Diese transgenen Pflanzen werden überwiegend an Nutztiere verfüttert. In Lebensmitteln landen sie als Fette, Öle oder Stärke.

  • Es gibt gentechnisch veränderte Zuckerrüben, Papayas, Kürbisse, Kartoffeln, Auberginen und Äpfel. Die spielen jedoch nur eine kleine Rolle.

  • Gentechnisch veränderte Nutztiere gibt es bisher kaum. In den USA ist eine transgene Lachs-Sorte zugelassen. Die Tiere enthalten 2 Gene anderer Fische. Die sorgen dafür, dass der Lachs schneller wächst.

  • Gentechnisch veränderte Mikro-Organismen kommen bei der Lebensmittel-Herstellung zum Einsatz etwa Bakterien bei Joghurt oder Hefe bei Bier - aber auch bei der Produktion von Medikamenten und Impfstoffen.

Gentechnisch veränderte Lebensmittel in Deutschland

  • 🚫

    Bei uns werden aktuell keine gentechnisch veränderten Pflanzen angebaut oder transgene Tiere gezüchtet.

  • 🏷

    Gentechnisch veränderte Lebensmittel müssen gekennzeichnet sein: "genetisch verändert" oder "aus genetisch verändertem [Bezeichnung des Organismus] hergestellt".

  • 🍪

    Dies gilt für verpackte und lose Ware und auch, wenn in Keksen nur das Öl aus gentechnisch veränderten Raps stammt. Solche Lebensmittel sind bei uns aber eher selten.

  • 🥚

    Keine Kennzeichnungspflicht besteht bei Lebensmitteln mit Spuren von gentechnisch veränderten Organismen unter 0,9 Prozent und bei Produkten von Tieren, die gentechnisch verändertes Futter bekamen.

Das steckt hinter den Bezeichnungen auf der Verpackung

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"Ohne Gentechnik", "frei von Mikroplastik", "ohne Farbstoffe": Diese und andere Versprechungen liest man häufig auf Produkten. Doch bekommen die Kunden wirklich immer, was die Verpackung verspricht?

Sonderfall: Gentechnisch verändertes Viehfutter

Deutsche Bauern dürfen Nutztiere mit gentechnisch veränderten Pflanzen füttern - überwiegend ist das Soja aus Nord- und Südamerika. Ein Großteil des Viehfutters (Weizen, Mais, Gräser) stammt aber aus Deutschland und ist gentechnikfrei.

Nach aktuellem Wissensstand wirkt sich dies nicht nachteilig auf Milch, Fleisch oder Eier aus. Bei der Verdauung wird das Futter nämlich in kleinste Bestandteile zerlegt.

"Es wird als äußerst unwahrscheinlich eingeschätzt, dass die gentechnisch veränderten Futter-Bestandteile wie DNA oder Proteine dazu führen, dass Resistenzen übertragen oder Allergien ausgelöst werden können", schreibt die Bundesregierung.

Gentechnik bei Pflanzen: Das sind die 2 Haupt-Ziele

Ziel 1: Pflanzen, die tolerant/resistent gegen Unkraut-Bekämpfungsmittel (Herbizide) sind.

Denn wird ein Feld viel gespritzt, leidet Unkraut und Ernte. Um Pflanzen herbizidresistent zu machen, bauen Gentechniker Bakterien-Gene in die Pflanzen-DNA ein.

Dadurch wird zwar der Ernte-Ertrag gesteigert, aber auch der Einsatz von Unkraut-Bekämpfungsmittel. Bauern sind so nicht mehr gezwungen, neue nachhaltige Strategien zu entwickeln.

Ziel 2: Pflanzen, die Schadinsekten selbst abwehren.

Die Schädlinge zerstören die Ernte und an den angeknabberten Stellen können sich für Mensch und Vieh giftige Pilze ansiedeln. Ist die Pflanze gegen Schädlinge resistent, ist der Ernte-Ertrag höher und man muss weniger teils gesundheitsschädliche Insektizide spritzen.

Gentechnikern ist dies zum Beispiel bei Mais gelungen, indem sie ein bestimmtes Bakterien-Gen in die Mais-DNA eingebaut haben. Nun produziert der Mais ein für bestimmte Insekten tödliches Protein - für Säugetiere ist dies aber harmlos.

Kritiker werfen jedoch ein, dass die Schädlinge möglicherweise resistent gegen die Pflanzen-Gifte werden können.

Auch daran arbeiten die Gentechniker

  • 🌾

    Pflanzen, die resistent gegen Krankheitserreger sind. So machten Forscher beispielsweise die hawaiianische Papaya gegen einen Virus resistent, sonst wäre diese Sorte ausgestorben.

  • 🌞

    Pflanzen, die toleranter gegenüber Trockenheit und Überschwemmungen sind, oder auch auf schlechten Böden wachsen.

  • 🍚

    Pflanzen, die bessere Inhaltsstoffe aufweisen: etwa Sojabohnen mit einem höheren Gehalt an Omega-3-Fettsäuren oder Reis mit mehr Beta-Carotin (Golden Reis).

  • 🌎

    Pflanzen, die die Umwelt schützen, indem sie beispielsweise mehr Kohlenstoff oder Stickstoff aufnehmen.

  • 👉

    Fazit: Mit bedachter Gentechnik könnte der Nahrungsmittel-Bedarf der wachsenden Bevölkerung in Zukunft besser und nachhaltiger gestemmt werden - womöglich sogar ohne Wälder für neue Acker-Flächen zu roden.

Geläufige Methoden, um Pflanzen gentechnisch zu verändern

Die Gen-Kanone

  • Forscher bringen Fremd-DNA, etwa ein Gen aus einem Bakterium, auf Gold- oder Wolfram-Partikel.
  • Mit einer kleinen Kanone schießen sie die Partikel dann in die Pflanzen-Zelle.
  • Dort löst sich die Fremd-DNA vom Träger-Partikel ab und wird in die Pflanzen-DNA eingebaut.

Das Bodenbakterium Agrobacterium tumefacies

  • Forscher bauen das gewünschte Fremd-Gen in das Bakterium Agrobacterium tumefacies ein. Das Bakterium dient sozusagen als Gen-Taxi.
  • Gibt man dann Pflanzen-Gewebe in die Bakterien-Lösung, schleusen die Bakterien das fremde Gen automatisch in die DNA der Pflanze ein.

Bei diesen klassischen Gentechnik-Verfahren wird das zusätzliche Gen an einer zufälligen Stelle eingebaut. Kritiker sehen hier Gefahr, dass sich die Eigenschaften der Pflanzen möglicherweise unbeabsichtigt nachteilig verändern. Und dies könnte man eventuell erst nach Jahren merken.

Anders ist dies bei dem neuen Verfahren CRISPR/Cas.

Die Gen-Schere CRISPR/Cas

Mit CRISPR/Cas können Forscher DNA präzise an einer ganz spezifischen Stelle verändern. Sie können damit Gene ausschalten, einzelne DNA-Bausteine austauschen und neue DNA-Sequenzen einbauen. Zudem ist das Verfahren einfacher, schneller und preiswerter als andere Methoden.

Und so funktioniert's 🧬:

  • Die Sonde CRISPR-RNA lots die Gen-Schere, das Schneide-Protein Cas, exakt dorthin, wo die Forscher ein Gen verändern wollen. Die RNA passt nämlich genau auf die Ziel-DNA.
  • Die Gen-Schere schneidet dann die DNA an der vorbestimmten Stelle auf.
  • Zelleigene Reparatur-Systeme fügen den durchtrennten DNA-Strang danach wieder zusammen:
  • Dies kann zufällig passieren, wobei an der Bruch-Stelle einzelne DNA-Bausteine entfernt oder "falsch" zusammengesetzt werden. Die Folge: Das Gen kann nicht mehr abgelesen werden. Es ist ausgeschaltet.
  • Forscher können den DNA-Strang aber auch gezielt reparieren und dabei einen leicht veränderten oder einen ganz neuen DNA-Abschnitt einbauen.

Nobelpreis für das mächtigste Gen-Werkzeug aller Zeiten

Das mächtigste Gen-Werkzeug aller Zeiten

Nobelpreis für das mächtigste Gen-Werkzeug aller Zeiten

Für CRISPR/Cas erhielten die  Forscherinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna am 10. Dezember 2020 den Nobelpreis. Wie die Genschere funktioniert, siehst du im Clip.

Die Zukunft mit CRISPR/Cas

  • 👍

    Die Gen-Schere CRISPR/Cas funktioniert bei Mikroorganismen wie Bakterien, Pflanzen, Tieren und bei Menschen. Das Verfahren eröffnet so etliche Möglichkeiten.

  • 🌾

    In der Pflanzen-Zucht könnte der Ertrag gesteigert werden. Ebenso könnten Pflanzen gegen Krankheiten resistent werden, toleranter gegen widrige Umwelt-Situationen und bessere Inhaltsstoffe aufweisen. Äpfel könnten etwa noch mehr Vitamine enthalten.

  • 🐖

    Nutzvieh könnte schneller wachsen, mehr gutes Fleisch ansetzen, gesündere Milch geben oder selbst vor Krankheiten geschützt werden.

  • 🥣

    Die Lebensmittel- und Arzneimittel-Produktion mithilfe von Mikroorganismen könnte optimiert werden.

  • 🩺

    Krankheiten wie Krebs, Aids, Mukoviszidose oder Malaria könnte womöglich ein Ende bereitet werden.

Du willst noch mehr über CRISPR/Cas wissen? Die Idee stammt aus der Natur

Die CRISPR-RNA und das Schneide-Protein Cas werden für gentechnische Zwecke synthetisch hergestellt. Abgeschaut haben sich die Forscher das Verfahren aber von Bakterien. Diese schützen sich damit vor Viren.

Wenn jene Bakterien von Viren befallen werden, zerschneiden die Cas-Proteine in den Bakterien die Viren-DNA in kleine Stücke. Diese Stückchen werden dann in die Bakterien-DNA eingebaut - und zwar in den CRISPR-Abschnitt.

Wenn später Viren die Bakterien erneut befallen, werden die CRISPR-Abschnitte in RNA umgeschrieben. Diese untersucht die Viren-DNA dann auf die gespeicherten Viren-DNA-Stückchen. Findet sie sie, wird die DNA vom Cas-Protein zerschnitten und die Viren-Vermehrung gestoppt.

Die Vorläufer der Gentechnik: Schauen wir mal, was passiert

  • 🧪

    Schon seit Jahrzehnten werden Mutationen in Pflanzen-DNA künstlich erzeugt beispielsweise durch starke Strahlung oder Chemikalien.

  • 🌱

    Die Samen werden ausgesät. Die Pflanzen später genau inspiziert. Immer mit der Hoffnung, dass sich die Mutation irgendwie positiv auf das Wachstum oder die Inhaltsstoffe auswirkt.

  • 🔬

    Zeigt die Pflanze tatsächlich eine neue gewünschte Eigenschaft, wird sie dann weiter gezüchtet.

  • 🧐

    Der große Unterschied zur heutigen Gentechnik: Die DNA der Pflanze wird dabei zwar verändert, sie enthält aber keine fremden Gene.

Das Gentechnik-Gesetz in Deutschland

Die Rahmen für die Entwicklung und Nutzung von Gentechnik in Deutschland sind gesetzlich festgelegt. Das Gentechnik-Gesetz soll Menschen, Tiere und Umwelt vor schädlichen Auswirkungen gentechnischer Verfahren schützen.

Ferner soll die gentechnikfreie konventionelle und ökologische Landwirtschaft vor Auskreuzungen, Beimischungen und sonstigen Einträgen von gentechnisch veränderten Organismen geschützt werden. Mehr Infos zum Gentechnik-Gesetzt findest du hier.

Was typische Lebensmittel sind, in denen gentechnisch veränderte Organismen enthalten sein können und, ob "Bio" immer auch "Ohne Gentechnik" heißt, beantwortet dir das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft.

Was Greenpeace, der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. oder der WWF an der Gentechnik kritisieren, kannst du auf ihren Seiten nachlesen.

Veröffentlicht: 07.01.2021 / Autor: Larissa Melville