Der Mensch als Schöpfer

Arbeiteten Biochemiker auf der Exeku­tionsebene (Proteine, Kohlenhydrate, Lipide) außerhalb einer funktionierenden Zelle, arbeiteten Genetiker auf der Ins­truktionsebene (der Informationsebene) im lebenden Organismus. Miteinander sprachen Biochemiker und Genetiker kaum. Teilweise verstanden sie nicht einmal die Sprache der jeweils anderen Fachdisziplin.

1973 gelang es Cohen und Boyer [1] erstmals, ein DNA-Molekül, also das Zielmolekül der Genetiker, mit den Methoden der Biochemie im Reagenzglas zu verändern und dann dessen neue Funktion in einer lebenden Zelle mit Methoden der Genetik zu analysieren. Das war die Geburtsstunde der Molekularbiologie oder Gentechnologie, die den Lebenswissenschaften einen sagenhaften Schub verlieh und der im Jahre 2001 spektakulär in der vollständigen Entschlüsselung des menschlichen Genoms kulminierte [2-4].

Diese extrem erfolgreiche und produktive Entwicklung ging aus technologischer Sicht ziemlich chaotisch vonstatten. Zunächst baute sich jeder beteiligte Wissenschaftler selbst das zusammen, was er für seine Arbeit brauchte. Mit der Zeit etablierten sich Firmen, die nützliche Werkzeuge, wie Enzyme, Vektoren, Trennmaterialien, Transformationskits oder komplexe Maschinen wie DNA-Synthesizer oder DNA-Sequencer anboten. Aber eine »Ordnung« im Sinne klassischer Ingenieurswissenschaften war nicht zu erkennen.

Genau hier setzt die synthetische Biologie an, deren Konzept darin besteht, biologische Systeme und Organismen mithilfe standardisierter Bausteine und ingenieurswissenschaftlicher Prinzipien neu zu entwickeln. BioBricks heißen die Legosteine der synthetischen Biologie. Dies sind DNA-Schnipsel, die die Information für bestimmte Funktionen tragen. Ausgestattet mit standardisierten Verbindungselementen können sie wie Schalter, Rohre und Scharniere kombiniert werden, um daraus maßgeschneiderte – teils völlig neue – Biomoleküle zu machen. Werden diese funktionsfähig in einen Organismus integriert, vermitteln sie diesem neue Eigenschaften. Die Extrapolation dieses »Steckprinzips« ist die Schaffung eines völlig neuen Organismus, der nur noch die Funktionen ausführt, die im »Entwurf« seines Konstrukteurs stehen. In dieser extremen Ausprägung geht die synthetische Biologie deutlich über das hinaus, was gentechnisch bis heute erreicht wurde. Synthetische Biologie in ihrem Extrem wird den Sprung von der gentechnischen Manipulation hin zur synthetischen Kreation vollziehen.

Künstliches Leben erschaffen

Zwei Lager verfolgen diese Ziele mit unterschiedlichen Strategien:

Der Top-down-Ansatz beschreitet den Weg »vom Belebten zum Künstlichen«. In lebenden Systemen werden vorhandene Komponenten entfernt oder verändert, und neue, nach ingenieurwissenschaftlichen Standards konzipierte Komponenten hinzugefügt. Dadurch wird das biochemisch/physiologische Potenzial eines Organismus teils erheblich erweitert.

Die Bottom-up-Strategie beschreitet den Weg »vom Leblosen zum Lebendigen«. Es werden Systeme generiert, die nach teils völlig neuen Prinzipien funktionieren. So wird zum Beispiel daran gearbeitet, mithilfe von Nukleobasen die DNA-Struktur so zu verändern, dass daraus ein modifizierter genetischer Code entsteht.

Erkundigt man sich auf der Internetseite syntheticbiology.org, der Homepage einer Gruppe von Forschern und Laboratorien, die Biologie nach »offenen und ethischen Prinzipien« modifizieren wollen, so liest man hier, dass unter synthetischer Biologie (i) das Design und die Konstruktion neuer biologischer Teile, Schalter und Systeme und (ii) der Umbau existierender, natürlicher biologischer Systeme für einen nützlichen Zweck zu verstehen ist.

Im Wesentlichen werden in der synthetischen Biologie drei Ziele verfolgt: Zum einen das Design und die Herstellung standardisierter biologischer Bausteine (»BioBricks«), zum anderen die Entwicklung völlig neuer Biomoleküle, für die es in der Natur keinerlei Vorbilder gibt, und zuletzt die Herstellung eines Organismus mit minimalen Grundeigenschaften, der eine Art universelle Hardware darstellt, die man mit neuer Software ausstattet, die von der Hardware dann exekutiert wird. Das Ziel dieser Übung ist es, maßgeschneiderte Organismen mit exakt vorhersagbaren (nützlichen) Eigenschaften zu kreieren.

Auch der zweite Aspekt der syn­thetischen Biologie, künstliche Bio­moleküle zu entwickeln, zeigt beachtliche Erfolge. Hier wird das kreative Potenzial deutlich, das die synthetische Biologie bereithält. Produkte in diesem Bereich sind Aminosäuren, die es natürlicher­weise nicht gibt, neuartige Transfer-RNAs, mit deren Hilfe sich nicht-proteinogene Amino­säuren in Proteinketten einbauen lassen und die Schaffung ganz neuer DNA-Basen, die sich in Gensequenzen einfügen lassen und zusammen mit anderen artifiziellen Komponenten einen neuen genetischen Code bilden.

Jede Technologie – und erst recht jede neue Technologie – wirft ethische Fragen auf und so auch die synthetische Biologie. Die wesentlichen bioethischen Herausforderungen rund um das Forschungsgebiet lassen sich in drei Themenkategorien einteilen: Als Erstes sind Schäden durch freigesetzte synthetische Organismen zu nennen. Man unterscheidet hier zwischen »biosafety« und »biosecurity«. Dabei umfasst der Begriff biosafety alle »Risiken und Nebenwirkungen«, die durch unbeabsichtigte Interaktionen der künstlichen Lebewesen mit der natürlichen Umwelt verursacht werden könnten. Der Begriff biosecurity beinhaltet den gezielten Missbrauch biologischer Systeme, insbesondere für terroristische Zwecke. Ein weiterer Aspekt ist die Gerechtigkeit (Patente, Handel, Monopole). Hier zeichnen sich zwei Extreme ab: Zum einen die Strategie Venters, der technologisch und hinsichtlich der eingesetzten Ressourcen extrem voranprescht, um daraus ein lukratives Geschäft zu entwickeln. Zum anderen die BioBricks Foundation am MIT, die nach der open source-Philosopie arbeitet und alle von ihr entwickelten und gesammelten Komponenten frei verfügbar macht. Das größte Potenzial für Dissense hat der letzte Aspekt: die Erschaffung künstlichen Lebens. Schließlich ist die synthetische Biologie der aggressivste experimentelle Ansatz auf die Frage, was Leben eigentlich ist und wie wir damit umgehen wollen.

Joachim Boldt, Oliver Müller und Giovanni Maio bringen dies in ihrem 2009 erschienen Buch »Synthetische Biologie. Eine ethisch-philosophische Analyse«¹ wie folgt auf den Punkt: »Der für die Versuchsanordnung methodisch reduzierte Lebensbegriff, den die synthetische Biologie verwendet, kann dazu führen, ›Leben‹ zu unterschätzen und suggeriert daher möglicherweise eine Kontrollierbarkeit von Lebensprozessen, die so nicht gegeben ist. Zentrale Begriffe und Metaphern der Synthetischen Biologie – living machine, artificial cell – sind rein semantisch höchst problematisch und implizieren ontologisch ein Bild des Lebendigen als Artefakt. Dieses Verwischen der Grenze zwischen Lebendigem und Technischem kann weitreichende Folgen haben für Einschätzung und Umgang mit Lebendigem. Dies wiederum kann zu einer Änderung des menschlichen Selbstverständnisses führen. Die Vorstellung des Menschen als eines Technikers, als Homo faber, scheint durch die synthetische Biologie erweitert zu werden; der Mensch scheint hier zum Homo creator zu werden, scheint also nicht nur ein Produzent von Artefakten oder ein Manipulator natürlicher Prozesse, sondern ein veritabler ›Schöpfer‹ von Leben zu sein.«

Mehr als Spielerei

Es gilt sachlich zu bleiben bei der Diskussion um die synthetische Biologie. Einer fatalistischen Ablehnung allen technischen Fortschritts, ohne ihn realistisch in dieser globalen Welt aufhalten zu können, stehen riesige Probleme gegenüber, auf deren Lösung Betroffene sehnlichst warten.

Die synthetische Biologie – besonders in der aktuellen Form des geglückten Venter-Experiments – als Spielerei abzutun, wird dem Potenzial dieser neuen Forschungsrichtung nicht gerecht. Es bedarf manchmal auch Visionäre, die auch akzeptieren, als plattes Feindbild zu fungieren, um Entwicklungen anzustoßen, die selbst sie nicht vorhergesehen haben. /