Synthetische Biologie Forscher wollen neuartige Organismen erschaffen

Eine wachsende Schar unkonventioneller Forscher versucht, synthetische Organismen zu erschaffen. Die künstliche Biologie soll nützliche Lebewesen nach Maß hervorbringen – und könnte endlich die Frage beantworten, was Leben überhaupt ist.

Von Birgit Herden


Das Jahr, in dem wir Kontakt aufnehmen, steht kurz bevor: Nach vergeblichem Abhorchen des Nachthimmels, nach absurden Fantasien über andersartige Fremde irgendwo da draußen wird uns ein erster nüchterner Blick auf die noch unbekannten Lebensformen vergönnt sein. Allerdings dürfte die erste Begegnung gänzlich anders verlaufen als gedacht. Keine mandeläugigen Humanoiden oder schleimtropfenden Monster werden uns entgegentreten, viel eher werden die ersten Aliens mikroskopisch kleine Gebilde sein – und wir werden sie nicht auf fernen Planeten finden, sondern in heimischen Laboren.

Reagenzgläser: Moderne Schöpfung im Labor

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Denn eine kleine, aber wachsende Truppe unkonventioneller Forscher rund um die Welt hat sich aufgemacht, eine neue Biologie zu erdenken. Die synthetische Biologie, zunächst nur dem Spieltrieb der Ingenieure und der Neugier von Biologen entsprungen, will neue Geschöpfe erschaffen – und sie für die Menschheit arbeiten lassen. Sie sollen Medikamente oder Werkstoffe hervorbringen, die die Natur nicht oder nur widerwillig hergibt. Sie sollen wahlweise Krebs bekämpfen, schädliche Stoffe aufspüren und vernichten, Energieträger wie Wasserstoff produzieren oder Dinge hervorbringen, an die wir noch gar nicht denken.

Manche der neuen Wesen werden Variationen der uns bekannten sein, andere aber werden auf neuen Makromolekülen und von Menschen erdachten Bauplänen beruhen. Sie könnten sich weiterentwickeln und neue evolutionäre Nischen besetzen, Wunder hervorbringen und vielleicht auch zur Bedrohung werden. Sicher ist: Die Aliens werden unter uns leben.

Aus der abseitigen Spielwiese der synthetischen Biologie ist inzwischen ein lebhaftes Forschungsfeld mit ersten Firmengründungen entstanden. Norman Packard etwa, Gründer der Firma Protolife in Venedig, ist ein typischer Vertreter der neuen Biotech-Revoluzzer – nicht ungewöhnlich ist das völlige Fehlen einer Ausbildung in Biologie oder Chemie.

Der amerikanische Physiker und Chaosforscher geriet erstmals Ende der siebziger Jahre in die Schlagzeilen, als er zusammen mit einigen befreundeten Studenten einen Computer entwickelte, der den Lauf einer Roulette-Kugel vorhersagen sollte. Schon früh hatte er sich aber auch mit der Simulation komplexer biologischer Prozesse beschäftigt – und diese Faszination ließ Packard nicht mehr los: "Ich wollte die grundlegenden Mechanismen der chemischen Evolution verstehen."

Gesetzmäßigkeiten des Lebens

Mit Protolife möchte Packard eine Entwicklung anstoßen, wie sie schon einmal vor mehr als drei Milliarden Jahren stattgefunden haben muss. Wie damals die ersten Makromoleküle entstanden, wie sie sich zu immer komplexeren Gebilden zusammenlagerten und wie sie schließlich begannen, sich selbst zu replizieren, werden wir wohl niemals genau herausfinden.

Doch die Gesetzmäßigkeiten chemischer Reaktionen und evolutionärer Prozesse gelten noch heute, und deshalb müsste sich etwas Ähnliches unter geeigneten Bedingungen wiederholen lassen – jene magisch anmutende Grenzüberschreitung, bei der aus unbelebter Chemie plötzlich Leben entsteht.

Damit wir ein Gebilde als lebendig bezeichnen, muss es nach herrschender Übereinkunft drei Eigenschaften aufweisen: Es muss sich selbst replizieren, es muss sich von einer Generation zur nächsten weiterentwickeln können, und schließlich muss es über einen Stoffwechsel verfügen, der Energie einsammelt und diesen Prozess antreibt. Während über diese grundlegenden Eigenschaften weitgehend Einigkeit herrscht, sind die weiteren Details offen.

Die meisten Forscher sind aber der Ansicht, dass sich ein Lebewesen von seiner Umgebung abgrenzen sollte – die irdische Biologie löst diese Aufgabe mit Membranen aus fettähnlichen Substanzen, die sich im wässrigen Medium zu dünnen Filmen zusammenlagern und rundliche Kompartimente – Zellen also – bilden. Diesen Schritt versucht Protolife nachzuvollziehen, indem es ähnliche Membran-Bläschen, so genannte Vesikel, mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung erzeugt.

"Die Vesikel müssen haltbar und gleichzeitig flexibel sein", sagt Packard. Die Grundbausteine von Protolifes Urzellen sind dabei wesentlich einfacher als die der heute lebenden Wesen, und manchmal entstehen anstelle der einfachen runden Gebilde ganz neue Formen.

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