Forschung: Das erste Erbgut vom Reißbrett

Craig Venter ist wieder da. Der umstrittene amerikanische Genpionier hat als erster das komplette Erbgut eines lebenden Organismus entziffert. Er hat als erster das vollständige Genom eines real existierenden Menschen dechiffriert (sein eigenes). Und nun hat der 61-jährige gemeinsam mit einem Team um den Medizin-Nobelpreisträger Hamilton Smith das erste künstliche Genom eines allein lebensfähigen Organismus hergestellt – des Bakteriums Mycoplasma genitalium.

Der simple Einzeller M. genitalium ist ein Parasit, der Entzündungen an den Geschlechtsorganen, der Blase und den Atemwegen hervorrufen kann. Eine Erbanlage, die für ein Protein kodiert, mit dessen Hilfe sich der Keim an menschliche Zellen anhaftet, wurde von Venters Team ausgeschaltet. Das künstliche Genom ist entschärft.

Genau 582.970 biochemische Buchstaben und 485 Gene umfasst das ringförmige Erbgut des Einzellers, berichten die Forscher im Fachblatt "Science“. Sie gaben ihm den Namen M. genitalium JCVI-1.0. Die Abkürzung verweist auf den Geburtsort des Bazillus, das J.-Craig-Venter-Institut in Rockville im US-Bundesstaat Maryland. Und auf die Idee der synthetischen Biologen à la Venter, Leben wie Software zu programmieren – Version "1.0“.

Die genetische Sequenz des Einzellers ist schon lange Buchstabe für Buchstabe bekannt. Für die Montage des künstlichen Genoms ließen die Forscher sich zunächst von einer darauf spezialisierten Biotechnik-Firma die einzelnen Abschnitte des Erbguts in maßgeschneiderten Schnipseln aus jeweils fünf- bis siebentausend Basenpaaren liefern.

Diese Stücke wurden dann im Reagenzglas zu größeren Teilen zusammengefügt und danach in Coli-Bakterien vermehrt. Schließlich entstanden Viertel-Genome, die in Hefezellen zum vollständigen Kunstgenom zusammengebaut wurden.

Nie zuvor wurde ein so großes künstliches Molekül in dieser Detailgenauigkeit von Menschen zusammengefügt – zweifellos ein biotechnisches Meisterstück. Allerdings stellt selbst ein riesiges DNS-Molekül für sich genommen noch kein Leben dar. Denn es fehlt die biochemische Maschinerie der Zelle, die Stoffwechsel und Vermehrung sicherstellt und damit das Leben ausmacht.

Die eigentliche Zelle kann von den Wissenschaftlern nicht nachgebaut werden. Sie müssen die künstliche DNS in eine bereits existierende Zelle einschleusen. Eine solche „Genom-Transplantation“ ist Venters Team bereits bei zwei anderen Mycoplasma-Arten geglückt. Aus Mycoplasma capricolum wurde Mycoplasma mycoides.

Die Umwandlung einer Art in eine andere, nah verwandte ist also grundsätzlich möglich. Mit dem neuen Genom wandelt sich auch der Organismus. Auch wenn Hans Lehrach, Direktor am Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik in Berlin, kritisch anmerkt, dass das künstliche Genom sich vorerst in einer Hefezelle befinde. Ob es auch in einer Bakterienzelle funktionieren werde, sei noch unsicher. Lehrach vergleicht es mit einer CD, auf die Opernarien gebrannt wurden. Ohne CD-Player nützt der darauf gespeicherte Inhalt nichts, die Musik bleibt unhörbar.

Aber Venters Pläne gehen viel weiter. Eine seiner Lieblingsideen ist die Konstruktion eines minimalistischen Genoms auf der Basis von Mycoplasma genitalium mit seinen mickrigen 485 Erbanlagen (der Mensch hat je nach Schätzung zwischen 20 000 und 25 000). Venter schätzt, dass 100 dieser Gene entbehrlich sind. Welche das sind, weiß auch er noch nicht.

Venters künstliches Bakterium soll Energie produzieren

Ginge es nach Venter, würde die neue Disziplin der synthetischen Biologie tatsächlich darin bestehen, neuartige Lebewesen am Reißbrett oder PC zu entwerfen, genauso wie Autos, Häuser oder Möbelstücke. Andere Biologen halten von derlei Designer-Phantasien nicht so viel und vertrauen auf das bereits Bestehende. Um Organismen mit erwünschten Eigenschaften zu züchten, sei es besser, auf das in Millionen von Jahren gewachsene Wissen der Evolution zu vertrauen, statt selbst Schöpfer zu spielen und noch einmal von vorn zu beginnen.

Unfehlbar ist Venter nicht. Kläglich gescheitert ist er etwa mit der Idee, Sequenzinformationen des menschlichen Erbguts im großen Stil mit seiner Firma Celera zu vermarkten.

Vorerst aber wird das Enfant terrible der Biotechnik weiter Medien und Investoren faszinieren. Will er doch mit seinen Designer-Mikroben eines noch fernen Tages klimaschädliches Kohlendioxid abbauen oder Wasserstoff als Energiequelle der Zukunft herstellen.

Wo "Darth Venter“ sich herumtreibt, sind auch Kritiker nicht weit. Sie werfen ihm eine kommerzielle Ausbeutung des Lebens vor und befürchten, dass mit den neuartigen Mikroorganismen Biowaffen gebastelt werden können. So nah können Fluch und Segen zusammenliegen. Zumindest in der Phantasie.