09/09/2011 - Das neue Zeitalter der synthetischen Biologie

Menéame

Die Schaffung neuer Lebensformen ist nicht mehr nur eine Utopie der Science-Fiction, sondern auch eine Forschungsmaterie in einer Wissenschaft, die verspricht, in schillernden Schritten voranzukommen: der synthetischen Biologie.

"Wir haben die Biologie digitalisiert," sagte der Pionier der Genetik Craig Venter im Mai 2010, als er eine synthetische Rekonstruktion des Bakteriums Mycoplasma Mycoides vorstellte: der erste lebende Organismus mit einem vollständig vom Computer entwickelten Genom, das künstlich hergestellt und in ein Bakterium derselben Familie eingeführt wurde. "Wir beginnen nun, ein neues Leben zu schaffen," sagte der Wissenschaftler und fügte hinzu: "Vielleicht kommen wir in das Zeitalter des Entstehens neuer biologischer Arten, die auf digitalem Design basieren."

Mosaikteile

"Synthetische Biologie" wird die neue Disziplin genannt, die sich in den letzten Jahren als Forschungsgebiet in den Biowissenschaften etabliert hat. Sie verbindet molekulare, chemische, genetische, Biotechnologie, Ingenieurwesen und Informatik. Die Grundlage besteht darin, die Biologie aus Sicht des Ingenieurs zu beobachten und Lebewesen und ihre Prozesse als funktionelle Einheiten von Biosystemen zu analysieren.

Die Spezialisten für synthetische Biologie versuchen, die konstituierenden Bestandteile biologischer Systeme zu entdecken und sie synthetisch nachzuahmen oder ihnen neue Komponenten hinzuzufügen. Schließlich versuchen sie auch, mit diesen Teilen neue biologische Systeme zu bauen. Das große Ziel ist es, in ferner Zukunft in der Natur noch nicht vorhandene Zellen, Bakterien oder sogar noch komplexere lebende Organismen zu schaffen, die die Eigenschaften aufweisen, die ihnen die synthetische Biologie verliehen hat.

Es gibt viele Visionen von der Anwendung solcher synthetischen Organismen, wie z. B. die Erzeugung von Brennstoffen, ohne Öl oder die Erzeugung von Energie durch biologische Prozesse. Es ist keineswegs sicher, ob solche Projekte jemals durchgeführt werden. Die Wissenschaftler konzentrieren sich noch immer hauptsächlich auf die theoretische Forschung. Aber die Experten hoffen, daß sich, wie es bei der Computer- und Informatiktechnik der Fall ist, auch die synthetische Biologie in den kommenden Jahren exponentiell entwickeln wird.

Anfangsimpuls

In Deutschland entstand das Konzept der "synthetischen Biologie" bereits in den späten 70er und frühen 80er Jahren, das mit der Entdeckung bestimmter Enzyme verbunden war, die es ermöglichen, DNA-Moleküle zu trennen und sie in eine andere Kombination zu vereinen. Der Hauptimpuls kam jedoch aus den raschen Fortschritten, die in den letzten Jahren bei der Dekodierung von Genomen und im Bereich der DNA-Synthese erzielt wurden.

Einerseits sind die Kosten für diese Prozesse kontinuierlich gesunken. Aber andererseits ist klar, dass die Entschlüsselung von Genomen nicht viel dazu beitragen kann, das Rätsel darüber zu lösen, wie genetische Informationen in "Leben" übersetzt werden, welche Prozesse in den Zellen stattfinden und welche Rolle sie spielen.

Die lebendigen Systeme in all ihrer Komplexität zu erfassen und damit die Grundlagen dafür zu schaffen, dass sie manipuliert und programmiert werden können, ist die Aufgabe der Arbeit von Professor Sven Panke, einem der renommiertesten Experten für synthetische Biologie in Deutschland.

Mit seinem Team an der Technischen Universität Zürich, unter anderem mit den sogenannten "orthogonalen Biosystemen." Die Forscher versuchen, Teile des Systems in Zellen zu isolieren und zu modifizieren, ohne sich auf andere funktionelle zelluläre Verbindungen zu auswirken. Kurz gesagt, es geht darum, die Möglichkeit zu schaffen, unabhängige biologische Teile frei zu kombinieren.

Weitere Projekte betreffen die Entwicklung neuer Mikroorganismen zur Synthese von Chemikalien für industrielle Zwecke. Aber das bisher bekannteste und reichste Ergebnis der Arbeit am Institut in Sven Panke ist der synthetische Organismus "e-lemming," ein Bakterium, dessen Bewegungen durch Licht ausgelöst werden können.

Autorin: Lydia Heller /Emilia Rojas

Ausgabe: Paul Kummetz

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