Die Klimakrise verschärft sich rasant und stellt schon jetzt weltweit Menschen vor existenzielle Probleme, auch im Hinblick auf Landwirtschaft und Ernährung. Die Landwirtschaft leidet unter den Folgen der Klimakrise und muss sich an die neuen Extremwettersituationen anpassen. Zudem erhöhen das massive Artensterben und andere ökologische Folgen menschlichen Handelns zunehmend den Druck, bisherige ökonomische und soziale Praktiken zu hinterfragen und zu verändern. Ein aktuell kontrovers diskutierter Ansatz ist die Neue Gentechnik (NGT).
Ein Beitrag von Pia Voelker
Die Einschätzungen darüber, welche Relevanz Technologien wie CRISPR-Cas im Hinblick auf den Umgang mit diesen Krisen haben und ob die Gentechnikregeln in der EU abgeschwächt werden sollten, gehen mitunter weit auseinander. Während die einen Potenzial in der Anwendung von NGT im Bereich der Pflanzenzüchtung sehen und hoffen, damit auf komplexe Probleme wie Klimakrise oder Welthunger reagieren zu können, schreiben andere der Anwendung von NGT in der Landwirtschaft kaum Bedeutung für die Lösung unserer existenziellen Krisen zu. Uneinigkeit gibt es auch im Hinblick auf den zukünftigen rechtlichen Umgang mit Gentechnik in der EU und zum künftigen Umgang mit Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit, Risikoprüfung und Wahlfreiheit.
Worum geht’s?
Neue Gentechnik ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl molekularbiologischer Verfahren. Diese Techniken sollen es ermöglichen, das Erbgut von Menschen, Tieren und Pflanzen gezielt umzuschreiben und ihre Eigenschaften zu verändern. Das aktuell prominenteste Verfahren ist die CRISPR-Cas-Methode. Es gibt aber noch weitere Techniken wie z. B. die Oligonukleotid gerichtete Mutagenese (ODM), bei der mit künstlich hergestellten kurzen DNA-Stücken gezielte Mutationen im Genom hervorgerufen werden, oder die Zinkfinger-Nuklease (ZFN), bei der Gene eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet werden. Diese Techniken kommen derzeit vor allem in der Grundlagenforschung und in der Entwicklung von Nutzpflanzen zum Einsatz. Sie finden außerdem in der Tierzucht und der Humanmedizin Anwendung.
Was ist CRISPR-Cas?
Das CRISPR-Cas-System besteht aus einer Erkennungs- und einer Schneidekomponente, die im Labor hergestellt und in die Pflanzenzelle eingebracht werden. Durch die Erkennungskomponente dockt das System an der vorher definierten Stelle im Erbgut an und durchtrennt die DNA. Zelleigene Reparaturmechanismen schließen die DNA wieder. Bei diesen Reparaturprozessen kommt es zu Fehlern, die Auswirkungen auf die Genaktivität haben können. Mit CRISPR kann die DNA aber auch nach einer Vorlage wieder zusammengesetzt oder Fremd-DNA eingeführt werden.
Es können z. B. Gene ausgeschaltet, einzelne oder mehrere Gene aus dem Erbgut entfernt oder neue Gene ins Erbgut eingebaut werden. Hierdurch können sich die Eigenschaften des Organismus grundlegend verändern. Welche Veränderungen an der Zielsequenz tatsächlich herbeigeführt wurden, muss in einem späteren Schritt überprüft werden. Es kann auch zu unerwünschten Effekten kommen, etwa durch einen Schnitt an der falschen Stelle.
Mehr dazu unter: https://fachstelle-gentechnik-umwelt.de
Was ist neu?
Neu im Vergleich zu älteren Gentechnikverfahren ist, dass der Ort der Beeinflussung im Erbgut verhältnismäßig präzise vorherbestimmt werden kann. Präzision sollte aber nicht per se mit Sicherheit gleichgesetzt werden: Gene und ihre Funktionsweisen sind hochkomplex und auch bei der Anwendung der neuen Gentechniken können unerwartete Effekte auftreten.
So kann der Eingriff zu unbeabsichtigten Veränderungen im Genom führen, etwa zu Variationen in der DNA-Sequenz, zu einer Umstrukturierung von DNA bis hin zu einem Verlust von Chromosomen. Diese Veränderungen können beispielsweise bei der Einführung von Genscheren wie CRISPR-Cas9 in die Pflanzenzelle auftreten, aber auch ohne den Einbau von artfremder DNA wurden verschiedene unbeabsichtigte Veränderungen bei der Anwendung von CRISPR-Cas in Pflanzenzellen beschrieben (Koller 2023).
Zudem sind nachteilige Wechselwirkungen mit anderen Organismen möglich und bisher noch wenig beforscht. Die Fachstelle Gentechnik und Umwelt (FGU) kommt in einer Auswertung von rund 50 wissenschaftlichen Arbeiten zu NGT-Pflanzen zu dem Ergebnis, dass auch kleine Eingriffe in das Pflanzen-Genom die Gehirnfunktionen und die Fortpflanzungsfähigkeit bestäubender Insekten schädigen können. Bei Ölpflanzen wie Raps und Leindotter wurde das Fettsäuremuster zum Teil in einer Weise verändert, wie es mit klassischer Züchtung bislang nicht gelungen war. Mit zunehmender Komplexität und (beabsichtigten oder spontanen) Kombinationen neuer Merkmale ist der Auswertung zufolge zu erwarten, dass unerwünschte pleiotrope Effekte (d. h. es werden auch andere Eigenschaften verändert) und unbeabsichtigte Folgen wahrscheinlicher werden. Gleichzeitig dürften sie schwerer vorhersehbar sein. Dies könnte schwerwiegende Folgen für die Ökosysteme haben und die Ökosystemdienstleistungen (z. B. die Bestäubung durch Insekten) und die Nahrungsnetze empfindlich stören, insbesondere, wenn diese NGT-Pflanzen ohne Risikobewertung oder Überwachung in die Umwelt freigesetzt werden würden.
NGT-Lebensmittel im Supermarkt?
Bisher befinden sich weltweit kaum NGT-Pflanzen im Anbau oder Verkauf. Ein Großteil der gentechnisch veränderten Pflanzen, die aktuell entwickelt werden und in den Anbau kommen sollen, wird nach wie vor mit alten Gentechnikverfahren entwickelt. Die Eigenschaften dieser Pflanzen sind Herbizidresistenzen und/oder sie produzieren verschiedene Bt-Proteine, die gegen Schädlinge wie den Maiszünsler wirken sollen.
Eine Analyse aktueller und künftiger Marktanwendungen neuer Gentechniken aus dem Jahr 2021 zeigt, dass es nur wenige Anwendungen im Markt- und Vormarktstadium gibt, die mit Neuer Gentechnik erzeugt werden, der Großteil befindet sich in der (frühen) Forschungs- und Entwicklungsphase (European Commission 2021). Dabei wird vor allem an Eigenschaften wie einer veränderten Zusammensetzung, biotischer Stresstoleranz und dem Pflanzenertrag geforscht. Weitere Eigenschaften sind z. B. Herbizidtoleranzen oder eine veränderte Farbe. Das Marktstadium erreicht haben allerdings lediglich einzelne NGT-Pflanzen mit veränderter Zusammensetzung.
Das Vormarktstadium haben wenige NGT-Pflanzen mit Eigenschaften wie Herbizidtoleranz, veränderter Lagefähigkeit, biotischer Stresstoleranz oder veränderter Zusammensetzungen erreicht. Dabei wird vor allem an Getreide (z. B. an Weizen, Mais oder Reis) geforscht, gefolgt von Öl- und Faserkulturen (z. B. Sojabohnen, Raps oder Baumwolle) sowie Gemüsekulturen (z. B. Tomaten oder Salat) und Knollen- und Wurzelgemüse wie beispielsweise Kartoffeln.
Einem Bericht des Schweizer Umweltbundesamtes (BAFU) von 2024 zufolge befinden sich aktuell mindestens fünf NGT-Pflanzen in Anbau und Vermarktung (in den USA und Japan). 15 weitere Pflanzen befinden sich nach Unternehmensangaben kurz vor der Markteinführung (Semnar et al. 2024).
Tomaten, Mais, Senf und Salat
Auf dem Markt befindet sich zum Beispiel die sogenannte GABA-Tomate. Sie wird in Japan vermarktet und verfügt über einen erhöhten Gehalt an Gammaaminobuttersäure. Dieser soll nach Herstellerangabe blutdrucksenkend und entspannend wirken (eine unabhängige Prüfung gibt es dazu jedoch nicht). In den USA zudem erhältlich ist ein Salat mit verlängerter Haltbarkeit durch eine verringerte enzymatische Bräunungsreaktion an verletzten Blättern. Dazu kommt ein Senf mit reduzierten Bitterstoffen, was einen verbesserten Geschmack ergeben, soll sowie Mais mit veränderter Stärke und Mais, der herbizidresistent ist und Insektengift produziert.
Klimakrise erfordert systemische Ansätze
Verlängerte Haltbarkeit, Herbizidtoleranzen oder ein verbesserter Geschmack sind im Hinblick auf die Klimakrise keine hilfreichen Eigenschaften. Der Autorin des BAFU-Berichts, Dr. Eva Gelinsky, zufolge, werden auch die Pflanzen, die kurz vor der Markteinführung stehen, kaum den versprochenen Beitrag zu einer nachhaltigeren oder gar klimaresilienten Landwirtschaft leisten. Stattdessen müsse man auf systemische Lösungen setzen und eine Agrarwende einleiten (Gelinsky 2024).
Zwar wird mit NGT auch an Eigenschaften wie der Trockenheitstoleranz geforscht. Ob solche Pflanzen je Marktreife erlangen werden, ist jedoch fraglich. Das liegt zum einen daran, dass ein „proof-of-concept“ im Labor noch lange nicht bedeutet, dass die entsprechende Pflanze auch unter sehr variablen Bedingungen in der Umwelt funktioniert.
Zum anderen beruhen gerade Eigenschaften wie die Trockenheitstoleranz nicht auf einzelnen DNA-Abschnitten, sondern gehen aus einem komplexen Zusammenspiel vieler Gene, der Umwelt der Pflanzen und unterschiedlicher Steuerungsmechanismen hervor. Konventionelle Züchtungsverfahren ohne den Einsatz gentechnischer Methoden sind bisher erfolgreicher, Pflanzen mit derart komplexen Eigenschaften zu erzeugen.
Anstatt einzelne Gene im Labor durch einen direkten Eingriff in die Zelle an- oder abzuschalten oder neue Gene einzuführen, kann sich die Pflanze in einer Züchtung, die über viele Jahre vor allem im Feld stattfindet, an die wechselnden Umweltbedingungen anpassen. Ähnlich verhält es sich mit Eigenschaften wie Krankheitsresistenzen. Stabile Resistenzen gegen Pilze, Bakterien oder Viren basieren auf komplexen Mechanismen, die heute nur teilweise verstanden werden (Gelinsky 2020). Anstatt auf schnelle gentechnische Lösungen zu hoffen, sollten eine praxisnahe, partizipative Forschung und die konventionelle (Bio-)Züchtung gefördert werden.
Neue Regeln für Gentechnik?
Der Anbau und die Verwendung gentechnisch veränderter Pflanzen als Futter- und Lebensmittel sind in der EU bislang reguliert. Sie müssen einen Zulassungsprozess inkl. Risikoprüfung durchlaufen. Zudem müssen sie gekennzeichnet werden und rückverfolgbar sein.
Im Sommer 2023 jedoch legte die EU-Kommission einen Gesetzesvorschlag vor, der eine massive Abschwächung dieser Gentechnikregeln vorsieht. Sie schlägt vor, den Großteil der zukünftigen NGT-Pflanzen weitreichend aus Transparenz- und Kontrollmechanismen wie Kennzeichnung und Risikobewertung auszuschließen. Dafür soll eine neue Grenze eingeführt werden: Pflanzen, die die vorgesehene prüfungsfreie Obergrenze von 20 veränderten Zielregionen nicht überschreiten, sollen von den bisherigen Regeln ausgenommen werden und damit prinzipiell wie konventionell gezüchtete Pflanzen behandelt werden. Das würde nach aktuellem Stand einen Großteil der zukünftigen NGT-Pflanzen betreffen.
Seitdem diskutieren das Europaparlament und der Rat der Agrarminister:innen darüber, ob es neue Regeln für NGT-Pflanzen geben soll und wie sie gestaltet werden könnten. Auch in der Forschung und der Zivilgesellschaft wird darüber kontrovers debattiert.
Neben dem Schutz von Umwelt und Gesundheit spielen hier Aspekte wie die Garantie der Wahlfreiheit von Verbraucher:innen und allen Akteur:innen entlang der Lebensmittelkette (z. B. Landwirt:innen) sowie der freie Zugang zu Saatgut und genetischem Zuchtmaterial eine Rolle (bedroht durch Patente). Die Möglichkeit, sich für oder gegen gentechnisch veränderte Lebens- oder Futtermittel zu entscheiden, ist der Bevölkerung in Deutschland mit 92 Prozent ein mehrheitliches Anliegen. Das gilt auch für die Prüfung der Pflanzen auf Risiken: 96 Prozent der Befragten sprechen sich für eine Sicherheitsüberprüfung von Pflanzen aus, die mit neuen Verfahren gentechnisch verändert wurden (Foodwatch 2023).
Kritik an den neuen Regeln
Wichtige Behörden wie das deutsche Bundesamt für Naturschutz oder die französische Lebensmittelbehörde ANSES kritisieren das Vorhaben der EU-Kommission und empfehlen, die bestehenden Regeln für (den Großteil der) NGT-Pflanzen nicht per se abzuschaffen. Es sei unmöglich, eventuelle Risiken von NGT-Pflanzen allein durch die Größe und Anzahl der Veränderungen der DNA-Sequenz auszuschließen. Selbst kleine gentechnische Veränderungen könnten ein hohes Risikopotenzial für Umwelt und Gesundheit haben. NGT-Pflanzen könnten potenzielle Risiken aufweisen, die mit anderen gentechnischen Verfahren vergleichbar seien und Pflanzen in einer Weise verändern könnten, die über die konventionelle Züchtung hinausginge. Zudem sei das Risiko einer NGT-Pflanze nicht direkt proportional zu einer bestimmten Anzahl von Veränderungen (ANSES 2023).
Dass die Deregulierung auch Wildpflanzen, Algen und Bäume beinhalten soll, berge zusätzliche unnötige Risiken für die biologische Vielfalt (BfN 2024). Auch die Gesellschaft für Ökologie in Deutschland, Österreich und der Schweiz (GfÖ), die weltweit drittgrößte wissenschaftliche Gesellschaft im Bereich Ökologie, weist insbesondere auf Gefahren für Wildpflanzen hin. Demnach könnten rund 300.000 Wildpflanzenarten von der drohenden Deregulierung betroffen sein, mit unabsehbaren Folgen für Ökosysteme und Biodiversität (GfÖ 2023).
Quellen
ANSES (2023). OPINION of the French Agency for Food, Environmental and Occupational Health & Safety. https://www.anses.fr/en/system/files/BIOT2023AUTO0189EN.pdf
BfN Bundesamt für Naturschutz (2024). For a science-based regulation of plants from new genetic techniques. https://www.bfn.de/sites/default/files/2024-02/24_02_07_BfN_policy_brief_NGT-7.pdf
European Commission (2021). Joint Research Centre, PARISI, C. and RODRIGUEZ CEREZO, E., Current and future market applications of new genomic techniques, Publications Office of the European Union, Luxembourg, https://data.europa.eu/doi/10.2760/02472
Foodwatch (2023). Repräsentative Umfrage: Deutliche Mehrheit befürwortet Kennzeichnung und Risikoprüfung von „neuer“ Gentechnik. https://www.foodwatch.org/de/repraesentative-umfrage-deutliche-mehrheit-befuerwortet-kennzeichnung-und-risikopruefung-von-neuer-gentechnik
Gelinsky, E. (2020). Neue Superpflanzen gegen den Klimawandel? Neue Gentechnikverfahren festigen das bestehende Agrarmodell. GID-Ausgabe 255, November 2020, S. 11–13, https://www.gen-ethisches-netzwerk.de/agrobusiness/genome-editing/255/neue-superpflanzen-gegen-den-klimawandel
Gelinsky, E. (2024). Blutdrucksenkende Tomaten und ballaststoffreicher Weizen? Neue Gentechnik: was wächst auf den Äckern? GID-Ausgabe 261, Mai 2022, S. 26–27, https://www.gen-ethisches-netzwerk.de/agrobusiness/genome-editing/261/blutdrucksenkende-tomaten-und-ballaststoffreicher-weizen
GfÖ Gesellschaft f. Ökologie e.V. (2023). New genomic techniques from an ecological and environmental perspective: science-based contributions to the proposed regulations by the EU Commission. https://gfoe.org/sites/default/files/ngt_gfoe_final.pdf
Kliesow, P. S. (2024). Knapp daneben ist auch vorbei. Ungewollte Veränderungen bei Gentechnik-Pflanzen. GID-Ausgabe 268, Februar 2024, S. 22–23, https://www.gen-ethisches-netzwerk.de/agrarpolitik/risikodebatte-und-risikomanagement/268/knapp-daneben-ist-auch-vorbei
Koller, F. et al. (2023):.The need for assessment of risks arising from interactions between NGT organisms from an EU perspective. In: Environ Sci Eur 35, 27, www.doi.org/10.1186/s12302-023-00734-3
Koller, F.; Cieslak, M. (2023). Background: The application of NGTs in Brassicaceae: environmental risk assessment scenarios. Fachstelle Gentechnik und Umwelt, https://fachstelle-gentechnik-umwelt.de/wp-content/uploads/Brassicaceae_Background.pdf
Semnar/saatgutpolitik & wissenschaft; Gelinsky, E. (2024). Neue gentechnische Verfahren: Kommerzialisierungspipeline im Bereich Pflanzenzüchtung und Lizenzvereinbarungen. Im Auftrag des Schweizer Bundesamtes für Umwelt (BAFU)
Weiterführende Links
BUND-Publikation „Ökologische Risiken der neuen Gentechnikverfahren“: https://www.bund.net/service/publikationen/detail/publication/oekologische-risiken-der-neuen-gentechnikverfahren
Mögliche Umweltauswirkungen von CRISPR/Cas: https://fachstelle-gentechnik-umwelt.de/wp-content/uploads/CRISPR_Risiken_Umwelt_de3.pdf
Verbände-Positionspapier „Keine Deregulierung neuer Gentechnikverfahren“: https://www.bund.net/service/publikationen/detail/publication/keine-deregulierung-neuer-gentechnikverfahren
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