Synthetische BiologieWie Forscher den Bausatz des Lebens neu entwerfen

Leuchtende Bäume, lebende Sensoren und Darmbakterien als Auftragskiller: Die Synthetische Biologie ist dabei, Leben vom Reißbrett zu verwirklichen. von 

Visualisierung des menschlichen Genoms

Visualisierung des menschlichen Genoms  |  © Mario Tama/Getty Images

Die letzten rot-gelb-goldenen Farbflecke klammern sich in Boston an die Novemberäste. Vor vielen Häusern wachen noch die Kürbisfratzen von Halloween, wie Türsteher, denen niemand gesagt hat, dass die Party vorbei ist. Und auf dem Campus des Massachusetts Institute of Technology (MIT) treffen sich 1300 Studenten, die den Sommer über mit den Bausteinen des Lebens Lego gespielt haben.

Sie sind die Jüngsten im jungen Feld der Synthetischen Biologie. Der Begriff bezeichnet weniger ein eigenes Forschungsfeld als eine Herangehensweise, die Chemiker, Physiker, Biologen und Informatiker zusammenführt. Im Kern vereint die Wissenschaftler eine Idee: Sie wollen die Biologie zur Ingenieurswissenschaft des Lebens machen. Sie wollen in das Erbgut von Zellen eingreifen, Schaltkreise aus Genen aufbauen, neue Eiweiße produzieren, Lebewesen programmieren.

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Christopher Voigt zum Beispiel. Sein Büro an der Universität von Kalifornien in San Francisco sieht aus, als sei eine Flutwelle aus Papier in das kleine Zimmer geschwappt, überall liegen Ausdrucke wissenschaftlicher Veröffentlichungen, quellen aus Schubladen, stapeln sich auf dem Boden. "Bisher haben Forscher vor allem einzelne Gene in Lebewesen eingefügt, aber jetzt können wir ganze Schaltkreise einfügen", sagt Voigt.

Im Moment versuchen wir eine Sprache zu erschaffen, mit der wir Zellen programmieren können wie Roboter oder Computer

Christopher Voigt, Informatiker

Die dunklen Haare hängen dem jungen Mann fast bis in die Augen. Voigt trägt alte Turnschuhe, eine blaue Jogginghose und ein T-Shirt mit einer Banane darauf. Unter der Frucht steht: "Mehr als 15 Prozent der menschlichen Gene stimmen mit denen der Banane überein. Nimm dich nicht so wichtig." Gene sind für Voigt nur Wörter, entscheidend ist nicht, wo sie ursprünglich herkommen, sondern was man mit ihnen schreibt. "Im Moment versuchen wir eine Sprache zu erschaffen, mit der wir Zellen programmieren können wie Roboter oder Computer."

Voigt kommt aus der Informatik und denkt auch in ihren Begriffen: Schalter, Oszillatoren, Input und Output. Er möchte Gene so zusammenfügen, dass die Zelle auf bestimmte Situationen immer gleich reagiert. Es ist dieser Ansatz, dieser unbedingte Wille, die Komplexität des Lebens beherrschbar zu machen, der alle Forscher im Feld der Synthetischen Biologie vereint und sie zu Propheten einer neuen Art der Biologie gemacht hat. Leben ist machbar, lautet ihre Devise. Und ihre eifrigsten Jünger sind die Studenten, die jeden November zum internationalen Wettbewerb genetisch veränderter Maschinen (IGEM) nach Boston pilgern.

Aus kleinen, standardisierten Genabschnitten, "Bioziegelsteinen", haben die Teilnehmer in den Sommermonaten Lebewesen zusammengesetzt, die neue Funktionen haben. Auch 2010 sind die Studenten von zahlreichen Unis angereist, aus Paris und Peking, Bielefeld und Bangalore. In den Vorlesungsräumen am MIT präsentieren sie Bakterien, die Arsen aufspüren oder Öl auffressen, dauerhaft leuchten oder Krebs bekämpfen. Hier lässt sich studieren, was die Synthetische Biologie in ihrem radikalsten Entwurf leisten will – und warum sie damit noch häufig scheitert.

Die Universität Bielefeld etwa war angetreten, einen lebenden Schärfemesser zu züchten. Der Plan: Ein Sensor-Molekül des Bakteriums Agrobacterium tumefaciens so zu verändern, dass es durch den Schärfestoff Capsaicin angeregt wird und das Gen für dieses Eiweiß dann gemeinsam mit einem Gen des Leuchtkäfers in das Bakterium Escherichia coli einzuschleusen. Das Ziel: Ein Bakterium. das je nach Schärfe des Essens stärker oder schwächer leuchtet.

Leserkommentare
  1. Einen Goldfisch, der leuchtet zu produzieren zu können? Der dann aufgrund seines Eigenleuchtens an Schlafmangel stirbt.
    Oder denkt ihr wirklich, das ihr die Schöpfung verbessern könnt? http://www.pensionhotel.d... Geht da mal Essen, dann seht ihr, die Natur ist bereits perfekt.
    Ihr Wissenschaftler versucht zu schreiben, obwohl ihr nicht mal die Buchstaben kennt. Der Biochemische Programmatische Taschenspielertrick mag euch zwar Fördergelder bringen, aber von der Verantwortung eines Godzilla oder eines Biologischen Totalschadens entbindet es euch nicht.
    Chimären gab es schon, bei den Griechen, Mischwesen, aus Mensch und Stier, Mensch und Pferd. Und letzendlich habt ihr für solche Unterfangen nicht genug Lebenszeit. Daher, macht was sinnvolles, geht gut Essen oder Besucht eure Verwandten.
    Biologie ist eher mit Pharmazie zu verbinden, denn gegen jedes Wehwehche ist ein Kraut gewachsen. Aber die Gier der Menschen hat die Apotheke der Welt schon beinahe niedergebrannt, Südamerika und seine wunderlichen Pflanzen. Möglicherweise findet ihr noch etwas was nützlich ist, aber da glaube ich ehr an Käferforscher als an euch Scharlatane. Etwas zu verändern, für das es kein Werkzeug gibt, das fein genug wäre ist schon seltsam, bedenkt man, das ihr zum Erhalt eurer Fördergelder immer nur Computersimulationen hinzuzieht.

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    • joG
    • 17. Februar 2011 13:36 Uhr

    Er sieht im Dunklen bestimmt sehr schön aus, solange er lebt.

  2. Kleine Zeitbomben, die eine gewisse Konzentration im Körper abwarten, um zu "zünden"
    Bakterien in der Luft, die über Triggerereignisse aktiviert werden und Gifte ausschütten können.
    Kleine Helfer, mit denen Botenstoffe im Körper gezielt umgebaut oder vernichtet werden können.
    Der menschlichen Fantasie sind mal wieder keine Grenzen gesetzt.
    So "liebt" das gnaze gemeint ist, mir jagt es nur einen gehröigen Schrecken ein, denn wie alles was der Mensch anpackt, wird IRGENDWANN diese Technik funktionieren. Ich hoffe nur, dass ich bis dahin von normalen Bakterien und Würmern zernagt worden bin.

    • joG
    • 17. Februar 2011 13:36 Uhr

    Er sieht im Dunklen bestimmt sehr schön aus, solange er lebt.

  3. Früher hiess das Feld "Biotechnologie", heute heisst es "Synthetische Biologie". In jedem Fall geht es darum, bestehende Bausteine neu zusammen zu setzten und damit etwas neues zu erzeugen, auch wenn das heute naturgemäss schneller, besser und komplizierter geht als noch vor 10 oder 20 Jahren.

  4. sonst haette sie sich nicht derartig vermehrt dass die Lebensbereiche, Ackerflaechen, Rohstoffe ueberfordert und geschaedigt sind, Meere und Athmosphaere schwer verunreinigt und geschaedigt sind, die Natur incl. Wildtuere, Pflanzen immer mehr ihren Lebensraum verlieren.

    Wofuer - fuer eine anspruchsvolle Gattung, die man faelschlicherweise, die Krone der Schoepfung nennt, in Wirklichkeit aussser der Gehirnkapatzitaet, vielen Arten hinterherhinkt, was vernuenftiges Verhalten im Einklang mit der Natur anbelangt,
    zB mit freiwilliger Beschraenkung des Nachwuchses, um ein Gleichgewicht zu erhalten.

  5. 6. Wozu?!

    Warum hat jeder was gegen Innovationen?
    Klar, jetzt kann man mit den erzielten Forschungsergebnissen noch nicht viel anfangen, aber vor 50-60 Jahren hat man sich auch die frage gestellt, wozu man einen Computer braucht. Erfolge waren auch nicht von heute auf morgen zu vernehmen.
    Wenn man mittels der Biologie nützliches schafft, was den Menschen das Leben erleichtert, aber auch der Natur Vorteile bringt - warum nicht?
    Sobald es Innovation gibt wird sie gleich verschrien oder mit dem Weltuntergang gedroht (ist [Supercomputer] Watson der Anfang vom Ende? Ein uns überlegener, in Bezug auf abrufbarem Wissen, Computer und damit der Untergang der Menschen?) Wenn wir so etwas mechanisch bzw. technologisch herstellen können, warum nicht irgendwann biologisch? Wenn man irgendwann die Basics beherrscht, kann ich mir vorstellen, dass die Entwicklung auf diesem Gebiet ähnlich rasant wie die der Computer (Handys, Tablets,...) abläuft - und die braucht ja auch niemand, nicht wahr? ;-)

    Eine Leserempfehlung
  6. Das ist doch nichts neues Mehr ! Es wird Jahr für Jahr wieder als Sensation verkauft. DIe "Biologie" ist selbst in Deutschland mitterlweile eine Ingenieurwissenschafft und die Entwicklung von Zellsystem die einfache "Rechen" Operationen betreiben, sind ebens nicht neu.

    Statt immer vom tollen M.I.T zuschwärmen sollte man sich in Deutschland gedanken machen die Universitäten zu fördern und auszubauen, solange wir noch Wirtschaftlich gut dastehen.

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