Biotechnologen wollen, dass ihre Mikroben neue Substanzen herstellen. Seit über 30 Jahren nutzen sie dazu die Gentechnik. Sie verpflanzen Erbinformationen von einer Art in eine andere. Neuerdings werden so ganze Organismen genetisch umkonstruiert. Die Biotechnologen sprechen von Synthetischer Biologie. Spezialisten konstruieren maßgeschneiderte Bakterien oder Hefezellen am Computer. Die Laborarbeit übernehmen Automaten und Roboter, wie beim Biotechnologie-Unternehmen LS 9 in San Francisco. Vieles, was sonst chemisch aus Erdöl entsteht, produzieren hier maßgeschneiderte Mikroorganismen. Vizepräsident und Forschungschef Stephen del Cardayre führt durch die Labors.
"Hier arbeiten die mikrobiologischen Chirurgen. Sie schneiden und verknüpfen genetische Bauteile. Das Erbgut der Bakterien erhält ein neues Design, so dass die Organismen Zucker in die verschiedenen Produkte verwandeln, die wir herstellen."
Die Methode ist immer wieder die gleiche: Versuch und Irrtum. Das im Computer konstruierte Erbmaterial wird ausprobiert, korrigiert, neu konzipiert und wieder ausprobiert. Leben vom Reißbrett sei das allerdings noch nicht, betont Stephen del Cardayre. Die Bio-Ingenieure gleichen eher schlechten Schülern, die vom Nachbarn – der Natur – abschreiben, aber eigentlich nicht verstehen, worum es geht. Statt sich selbst als Konstrukteure zu versuchen, wählen deshalb immer mehr Wissenschaftler einen anderen Weg.
In einem Labor im Biologie-Institut der Freien Universität Berlin lässt Professor Rupert Mutzel die Evolution für sich arbeiten. An einem Lochblech hängt ein dreißig Zentimeter langes Glasgefäß- gefüllt mit einer wässrigen Lösung. Von untern blubbert Luft hinein. Darin wachsen Bakterien der Art Escherichia Coli – gewöhnliche Darmbakterien.
"Also da sind um die zwanzig Milliliter Flüssigkeit drin. Sehr wenig, gerade einmal zwei Schnapsgläser voll. Aber die Population an Bakterien, die darin wächst, ist sehr groß. Zehn hoch zehn, also zehn Milliarden Bakterien, mehr als die Erdbevölkerung Individuen hat."
Bei der unscheinbaren Apparatur handelt es sich um einen einfachen Evolutionsautomaten. In solchen Vorrichtungen sollen zum Beispiel neue Antibiotika oder schadstoffabbauende Mikroorganismen entstehen. Um die Bakterien zu beeinflussen, ändern die Wissenschaftler die Wachstumsbedingungen: Die Temperatur, den Salzgehalt oder die Konzentration verschiedener Nährstoffe oder Giftstoffe. Außerdem können sie fremde Erbinformationen von anderen Organismen oder künstlich zusammen gebaute Gene hinzufügen – als Angebot für die Mikroorganismen. Die Bakterien wählen aus und setzen die Erbinformation neu zusammen. Statt von der Natur abzuschreiben, lassen die Forscher die Natur für sich arbeiten – nach dem Prinzip "Mutation und Selektion" – zufällige genetische Veränderung und Auswahl der besten. Versuch und Irrtum.
"Das Problem ist nach wie vor die Kombinatorik. Dass wir nicht wissen, wie wir verschiedene Aktivitäten designen müssen. Das ist sicher etwas, was man über lange Zeit nur mit natürlicher Evolution machen kann. Und da wissen wir einfach viel zu wenig über grundlegende Prinzipien, wie solche Moleküle gestaltet werden müssen, als dass wir so etwas am Reißbrett machen könnten."
Die Forscher schreiben das Drehbuch. Die Regie überlassen sie der Natur. So können sie den Einfallsreichtum der Natur nutzen, ohne ihre Biologie vollständig zu verstehen.
"Hier arbeiten die mikrobiologischen Chirurgen. Sie schneiden und verknüpfen genetische Bauteile. Das Erbgut der Bakterien erhält ein neues Design, so dass die Organismen Zucker in die verschiedenen Produkte verwandeln, die wir herstellen."
Die Methode ist immer wieder die gleiche: Versuch und Irrtum. Das im Computer konstruierte Erbmaterial wird ausprobiert, korrigiert, neu konzipiert und wieder ausprobiert. Leben vom Reißbrett sei das allerdings noch nicht, betont Stephen del Cardayre. Die Bio-Ingenieure gleichen eher schlechten Schülern, die vom Nachbarn – der Natur – abschreiben, aber eigentlich nicht verstehen, worum es geht. Statt sich selbst als Konstrukteure zu versuchen, wählen deshalb immer mehr Wissenschaftler einen anderen Weg.
In einem Labor im Biologie-Institut der Freien Universität Berlin lässt Professor Rupert Mutzel die Evolution für sich arbeiten. An einem Lochblech hängt ein dreißig Zentimeter langes Glasgefäß- gefüllt mit einer wässrigen Lösung. Von untern blubbert Luft hinein. Darin wachsen Bakterien der Art Escherichia Coli – gewöhnliche Darmbakterien.
"Also da sind um die zwanzig Milliliter Flüssigkeit drin. Sehr wenig, gerade einmal zwei Schnapsgläser voll. Aber die Population an Bakterien, die darin wächst, ist sehr groß. Zehn hoch zehn, also zehn Milliarden Bakterien, mehr als die Erdbevölkerung Individuen hat."
Bei der unscheinbaren Apparatur handelt es sich um einen einfachen Evolutionsautomaten. In solchen Vorrichtungen sollen zum Beispiel neue Antibiotika oder schadstoffabbauende Mikroorganismen entstehen. Um die Bakterien zu beeinflussen, ändern die Wissenschaftler die Wachstumsbedingungen: Die Temperatur, den Salzgehalt oder die Konzentration verschiedener Nährstoffe oder Giftstoffe. Außerdem können sie fremde Erbinformationen von anderen Organismen oder künstlich zusammen gebaute Gene hinzufügen – als Angebot für die Mikroorganismen. Die Bakterien wählen aus und setzen die Erbinformation neu zusammen. Statt von der Natur abzuschreiben, lassen die Forscher die Natur für sich arbeiten – nach dem Prinzip "Mutation und Selektion" – zufällige genetische Veränderung und Auswahl der besten. Versuch und Irrtum.
"Das Problem ist nach wie vor die Kombinatorik. Dass wir nicht wissen, wie wir verschiedene Aktivitäten designen müssen. Das ist sicher etwas, was man über lange Zeit nur mit natürlicher Evolution machen kann. Und da wissen wir einfach viel zu wenig über grundlegende Prinzipien, wie solche Moleküle gestaltet werden müssen, als dass wir so etwas am Reißbrett machen könnten."
Die Forscher schreiben das Drehbuch. Die Regie überlassen sie der Natur. So können sie den Einfallsreichtum der Natur nutzen, ohne ihre Biologie vollständig zu verstehen.