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StartseiteForschung aktuellNeuer Code des Lebens08.05.2014

Synthetische BiologieNeuer Code des Lebens

Vier Basen verschlüsseln die Baupläne jeder biologischen Zelle: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Forscher in Kalifornien haben jetzt zusätzliche, künstliche Basen geschaffen. Zwei davon wurden erstmals gezielt in Bakterien eingeschleust. Nach Aussage der Forscher und der Wissenschaftszeitschrift "Nature" sind so halb-synthetische Lebewesen entstanden.

Von Michael Lange

Darstellung der Desoxyribonukleinsäure (dpa picture alliance / Hans-Ulrich Osterwalder)
US-Forscher haben zwei zusätzliche, künstliche Basen für das biologische Alphabet geschaffen. (dpa picture alliance / Hans-Ulrich Osterwalder)
Weiterführende Information

Medizintechnik: Erbgut-Analyse mit Sonnenwärme und Smartphone (Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 06.05.2014)

Genetik | "Du bist meine genetische Überraschung" (Deutschlandfunk, Das Feature, 08.04.2014)

Die beiden neuen genetischen Basen haben nicht so einfache Namen wie ihre natürlichen Vettern Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Sie heißen: dNaMTP und d5SICSTP.

Was klingt wie ein besonders sicheres Passwort, sind künstliche Strukturen, die chemisch ganz anders aufgebaut sind, als die natürlichen Buchstaben des biologischen Alphabets. Der Einfachheit halber nennen die Forscher vom Scripps Research Institute in La Jolla, Kalifornien, sie lieber X und Y - als Ergänzung zu A, T, G und C. Der Leiter der Arbeitsgruppe Floyd Romesberg hat die beiden neuen Basen bewusst unnatürlich konstruiert.

"Natürliche Basenpaare sind wasserliebend. Sie bilden untereinander Wasserstoffbrücken. Wir wollten, dass unsere künstlichen Basen sich nicht mit ihnen mischen, so wie Wasser und Öl immer getrennt bleiben. Deshalb haben wir die künstlichen Basen so aufgebaut, dass sie Wasser abweisen."

Über zehn Jahre lang haben Floyd Romesberg und Mitarbeiter nach den richtigen Substanzen gesucht. Sie mussten unnatürlich sein. Zugleich durften sie vom Reparatursystem der Zelle nicht als fremd erkannt und beseitigt werden. Die Zelle muss die ungewöhnlichen Erbmoleküle mit den fremden Basen genau so behandeln wie ihre natürliche Erbinformation. Sie muss die fremde Information ablesen und sie vermehren, sobald die Zelle sich teilt.

"Seit Jahren entwickeln wir genetische Buchstaben, die die Natur nicht kennt. Und jetzt haben wir es erstmals geschafft, dass sie sich in Lebewesen vermehren."

Sechsercode macht die Bakterien zu einer Art Super-Organismus

Statt des natürlichen Vierercodes besitzen sie nun einen Sechsercode. Das macht die Bakterien zu einer Art Super-Organismus, denn der Sechsercode bietet ihnen mehr biochemische Möglichkeiten als der natürliche Vierercode. Floyd Romesberg hofft auf zahlreiche Anwendungen in der Biotechnologie:

"Wenn sie den Code so erweitern, dass er für zusätzliche Aminosäuren codiert, können Sie neuartige Proteine mit bisher unbekannten Eigenschaften erzeugen. Zum Beispiel lassen sich so schneller und besser Medikamente entwickeln."

Eine Gefahr durch neue Superorganismen sieht Floyd Romesberg nicht. Im Gegenteil: Die semi-synthetischen Organismen lassen sich besser kontrollieren als Bakterien, die mit gewöhnlicher Gentechnik verändert wurden.

"Wir müssen den Zellen unseren nicht natürlichen Informationsbaustein anbieten. Die Zellen können die zusätzlichen Basen nicht selbst herstellen. Sie sind darauf angewiesen, dass wir sie füttern. Sobald sie die Bausteine nicht mehr erhalten, hören sie auf, künstliche DNA zu bilden - und alles Unnatürliche verschwindet aus ihrem Erbmaterial.

Würde ein Organismus aus dem Labor entweichen, hätte er keine Überlebenschance. Es sei denn, das Bakterium verzichtet auf seine synthetischen Bauteile und wird wieder ein natürliches Allerwelts-Bakterium.

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