Durchbruch: Forscher erschaffen erstmals künstliches Leben

Hamburg - Wissenschaftler haben erstmals ein Bakterium mit künstlichem Erbgut geschaffen. Ihnen sei es gelungen, ein lebensfähiges Bakterium mit einem vollständig künstlichen Genom herzustellen, berichten die Forscher vom Craig Venter Institute in Rockville aus den USA jetzt im Wissenschaftsblatt "Science".

Die Wissenschaftler bauten die Gene eines Bakteriums aus einzelnen Erbgut-Stückchen nach und setzten dieses Kunstgenom dann in eine andere Bakterienart ein. Die Folge: Das Original-Erbgut der Zelle wurde abgestoßen. Stattdessen produzierte die gekaperte Zelle nur noch Stoffe, die auf dem künstlichem Erbgut gespeichert waren.

Die Gruppe um den Gentechnik-Pionier Craig Venter schuf damit eine Zelle, die von einem fremden Genom kontrolliert wurde. Sie sprechen von einer "synthetischen Zelle", haben aber nur das Erbgut künstlich geschaffen. Ein komplett neues Lebewesen haben die Genetik-Pioniere damit jedoch noch nicht geschaffen. Dazu benötigten sie zumindest das Original-Erbgut eines Bakteriums und die Hülle eine zweiten Bakteriums für ihre Versuche.

Künstliche Zellen würden künftig dabei helfen, Organismen dazu zu bringen, "das zu tun, was wir wollen", sagte Venter. Er habe eine große Spanne von Anwendungen im Kopf. Wie Programmierer ein Stück Software schreiben, will Venter künftig DNA von Mikroorganismen bauen, die industriell nach Bedarf eingesetzt werden können- beispielsweise, um Ölteppiche auf Ozeanen abzubauen oder Biodiesel zu erzeugen.

Der Nutzen bleibt ungewiss

Auch sei man auf dem Weg zur Entwicklung von Bakterien, die Biokraftstoffe herstellen oder das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid aufnehmen könnten. Bei der Produktion von Impfstoffen könnten die künstlich geschaffenen Bakterien ebenfalls eines Tages helfen, schreiben Venter und seine Kollegen in "Science".

Ob sich die veränderten Mikroben aber jemals nutzen lassen werden, ist ungewiss. Ethiker warnen zudem vor der künstlichen Schöpfung von Leben.

Bislang konnte sich der Fortschritt sehen lassen. Erst kürzlich war es den Forschern gelungen, künstlich das Erbgut eines Bakteriums nachzubauen. Vergangenes Jahr verpflanzten sie erfolgreich das komplette Genom eines Bakteriums in ein fremdes. Nun haben sie erstmals beide Methoden vereint und ein synthetisches Bakteriengenom in eine fremde Zelle verpflanzt.

Zunächst bauten die Wissenschaftler das Erbgut des Bakteriums Mycoplasma mycoides (M. mycoides) in mehreren Etappen nach. Bislang war es maschinell nur möglich, relativ kurze Erbgut-Moleküle aneinanderzureihen. Daher setzten die Forscher kurze Stücke in Hefezellen ein, deren Enzyme die Stücke aneinanderreihten. Die größeren DNA-Moleküle wurden dann im Reagenzglas in die Darmbakterien Escherichia coli und zurück in Hefe verpflanzt. So wuchsen größere Teilstücke heran. Diese Prozedur wurde den Angaben zufolge mehrfach wiederholt bis das komplette Erbgut von mehr als einer Million Basenpaaren - sie bilden die Grundbausteine des Erdbguts - vorlag.

"Neue Sicht auf das Leben"

Das künstliche Erbgut mit dem Namen "M. mycoides JCVIsyn1.0" wurde dann in die Bakterienart Mycoplasma capricolum eingesetzt. Laut Venter verdrängte es dort das natürliche Erbgut der gekaperten Bakterien und übernahm das Steuern der Zellen. Als Kontrolle, ob wirklich das künstliche Genom und nicht das natürliche vorlag, hatten die Forscher DNA-Sequenzen als eine Art unverkennbares "Wasserzeichen" eingesetzt.

Nicht alles lief glatt: In dem künstlichen Erbgut seien schließlich 14 Gene unterbrochen oder verschwunden. Dennoch sahen die synthetischen Zellen aus wie M. mycoides und hätten auch nur die Eiweiße dieser Bakterienart produziert, berichtet das Team um Venter und Daniel Gibson. Darüber hinaus konnten sich die Kunst-Zellen selbstständig vermehren.

Genetiker vom Craig Venter Institute hatten bereits zuvor aus chemisch hergestellten Erbgut-Bausteinen das Genom des Bakteriums Mycoplasma genitalium nachgebaut. Später fanden Wissenschaftler um Venter einen Weg, das natürliche Erbgut der Bakterien M. mycoides in die Zellen von M. capricolum einzuschleusen und dort dominant werden zu lassen. Nun kombinierte das Team um Venter und Daniel Gibson beide Verfahren.

"Das ist ein wichtiger Schritt, glauben wir, sowohl wissenschaftlich als auch philosophisch", sagt Venter. "Es hat sicherlich meine Sicht über die Definition des Lebens geändert und darüber, wie Leben funktioniert."