Unverdaulich für Schädlinge, sicher für Menschen? Gen-Editierung ebnet den Weg für die Landwirtschaft der nächsten Generation

Ein Festmahl für Schädlinge, ein Grundnahrungsmittel für Menschen – die neue Phase des "Stärkekriegs"

Mais, Weizen, Bohnen und Kaffee werden weltweit angebaut.
Für diese Getreidearten ist Stärke eine Art Energiesparschwein. Gleichzeitig ist sie für Schädlinge wie Kornkäfer, Reiskäfer und Baumwollkapselkäfer (nicht zu verwechseln mit der Baumwollblattlaus) ein "All-you-can-eat-Buffet".Phys.org

Eine neue Studie, die auf Phys.org vorgestellt wurde, versucht, die "Stärkekriege" mit dem Werkzeug der Geneditierung zu bekämpfen. Ein internationales Team, darunter die brasilianische Agrarforschungsbehörde EMBRAPA und das Genomikzentrum für Klimawandel (GCCRC), hat in der Biotechnology Journal einen Artikel veröffentlicht, derden Plan beschreibt, das natürliche "Stärkeschutzsystem" der Pflanzen durch Geneditierung zu verstärken, um "unangenehme und unverdauliche Samen" für Schädlinge zu erzeugen.Phys.org

Was ist der unsichtbare Schild "α-Amylase-Inhibitor"?

Schädlinge benötigen das Enzym "α-Amylase", um Stärke zu verdauen. Dieses Enzym wirkt wie eine "Schere", die die Stärkeketten in Zucker umwandelt.

In den Samen wilder Hülsenfrüchte und anderer Pflanzen sind Proteine enthalten, die diese "Schere" blockieren, sogenannte "α-Amylase-Inhibitorproteine". Diese verhindern, dass Schädlinge genügend Nährstoffe aufnehmen können, selbst wenn sie die Samen fressen, was ihr Wachstum und ihre Fortpflanzung hemmt. Mit anderen Worten,Pflanzen versehen ihre Samen mit einer "nicht giftigen, aber schwer verdaulichen Beschichtung".Phys.org

Im Laufe der Jahre haben wir jedoch Bohnen und Getreide so gezüchtet, dass sie "für Menschen leicht verdaulich und schmackhaft" sind. Das Forschungsteam weist darauf hin, dass dabei viele dieser Inhibitorproteine möglicherweise verloren gegangen sind.Phys.org

Eine kontinuierliche Suche seit den 2000er Jahren

In dem Übersichtsartikel werden die in den letzten 20 Jahren in diesem Bereich gesammelten Studien zusammengefasst. Konkret geht es um

• die Suche nach Genen, die α-Amylase-Inhibitorproteine in verschiedenen Pflanzen produzieren

• die detaillierte Bewertung der Wirksamkeit dieser Inhibitoren gegen verschiedene Schädlinge und Tierarten

• die Entwicklung transgener (GMO) Pflanzen, die genetisch so verändert wurden, dass sie viele Inhibitoren produzieren

• und den Stand der damit verbundenen Patentanmeldungen

.Phys.org

Besonders im Fokus stehen Schädlinge wie Bohnenkäfer und Kornkäfer, die gelagerte Getreidearten befallen. Sie entwickeln sich in den Schoten und vermehren sich in den gelagerten Getreidevorräten, was oft dazu führt, dass die Säcke voller Pulver sind, bevor man es merkt – ein Problem, das Landwirte weltweit erleben.Phys.org

Warum "klassische GMOs" nicht ausreichen

Warum also nicht einfach GMOs entwickeln, die Gene für Inhibitorproteine von außen einführen? Doch hier gibt es große Hürden.

Traditionelle transgene Pflanzenintegrieren Gene aus anderen Organismen in das Genom der Pflanze. Auch wenn dies wissenschaftlich sinnvoll ist, bleibt die Abneigung gegen "Lebensmittel mit Genen anderer Arten" stark. Zudem müssen GMOs in vielen Ländern strenge Prüfungen durchlaufen, was die Entwicklungskosten und -zeiten erheblich erhöht.Phys.org

Die brasilianische CTNBio (Nationale Kommission für Biosicherheitstechnologie), die für die Biosicherheitspolitik zuständig ist, behandelt "Pflanzen, die nur ihre eigenen Gene verändert haben, ohne Gene anderer Arten einzuführen", unter bestimmten Bedingungen nicht als GMOs.Phys.org

Dies ist entscheidend für Unternehmen.Wenn der gleiche Schädlingsschutz mit "nicht-GMO" Geneditierung erreicht werden kann, ist die Investition aufgrund der geringeren regulatorischen Belastung attraktiver.

CRISPR zur Verstärkung der "bereits vorhandenen Abwehrmechanismen"

Hier kommt die Geneditierungstechnologie CRISPR ins Spiel. Diese Methode verwendet "molekulare Scheren", um gezielt DNA-Sequenzen zu verändern, ohne unbedingt Gene anderer Arten einführen zu müssen.

Das Szenario, das das Forschungsteam entwirft, ist einfach.

1. Identifizierung der Gene oder regulatorischen Bereiche, die α-Amylase-Inhibitorproteine in den Genomen der Pflanzen produzieren

2. Verwendung von CRISPR, um den "Schalter" dieser Gene zu verstärken oder die Aminosäuresequenz so zu verändern, dass die Proteine aktiver werden

3. Das Ergebnis wäre, dass in den Samen oder Blättern der Pflanzen viele "zielgerichtete Inhibitoren" produziert werden, die stark auf die Verdauungsenzyme der Schädlinge wirken, aber nicht auf die Amylase von Menschen oder Nutztieren

Die so entstandenen Pflanzen wären für Schädlinge "unverdauliche Nahrung", was den Schaden erheblich reduzieren würde, während sie für Menschen und Nutztiere weiterhin sicher und leicht verdaulich bleiben.Phys.org

Die tatsächlich ins Visier genommenen Schädlinge

In der Übersicht werden insbesondere folgende Schädlinge als Beispiele genannt:Phys.org

• Bohnenkäfer und Kornkäfer (Bruchids): Diese Schädlinge fressen die Bohnen in den Schoten und verursachen Schäden in gelagerten Bohnen, indem sie sie von innen aushöhlen.

• Baumwollkapselkäfer (Anthonomus grandis): Diese Schädlinge legen ihre Eier in Baumwollknospen ab und reduzieren die Faserqualität und den Ertrag erheblich.

• Kaffeekirschenkäfer (Hypothenemus hampei): Diese Schädlinge fressen die Samen in den Kaffeekirschen und sind ein großes Problem für Kaffeeanbaugebiete weltweit.

Diese Schädlinge sind "Naschkatzen", die Samen, Knospen und Früchte mit hohem Stärke- und Zuckergehalt bevorzugen. Wenn man die Produktion von Inhibitorproteinen, die auf ihre α-Amylase wirken, steigern könnte, wäre es möglich, den Schaden nachhaltig zu reduzieren, ohne auf Pestizide angewiesen zu sein.

Wie wird die Welt, die "GMO-skeptisch" ist, darauf reagieren?

Wie wird diese Idee in der Öffentlichkeit aufgenommen?
Sobald die Nachricht verbreitet wurde, gab es auf den sozialen Medien unterschiedliche Reaktionen (die folgenden sind Beispiele für die Art der Diskussionen).

1. Positive Stimmen von Umwelt- und Nachhaltigkeitsbefürwortern

Auf X (ehemals Twitter) sind Beiträge von Konten, die sich für Umweltfragen und nachhaltige Landwirtschaft interessieren, häufig zu sehen.

"Wenn wir Schädlinge ohne Pestizide kontrollieren können, ist das willkommen. Es ist auch positiv, dass darauf geachtet wird, dass die menschliche Amylase nicht beeinflusst wird."
"Angesichts der Vorhersagen, dass der Schädlingsbefall durch den Klimawandel zunehmen wird, ist der Ansatz, die 'Selbstverteidigungskraft' der Pflanzen zu stärken, sinnvoll."

Pestizideinsatz ist nicht nur kostspielig, sondern auch problematisch für die umliegenden Ökosysteme und die Gesundheit der Landarbeiter. Daher findet die"realistische ökologische Sichtweise, dass Geneditierung eine Option ist, wenn sie den Pestizideinsatz reduzieren kann"eine gewisse Unterstützung.

2. Vorsichtige Stimmen aus der Lebensmittelsicherheits-Community

In Gemeinschaften, die sich stark für Lebensmittelsicherheit und Gesundheitsinformationen interessieren, werden wiederholt folgende Bedenken geäußert:

"Sind α-Amylase-Inhibitoren wirklich unbedenklich für die menschliche Verdauung? Gibt es Langzeitdaten zur Aufnahme?"
"Ist es nicht zu vorteilhaft für Unternehmen, wenn Produkte nicht als GMO eingestuft werden? Wie sieht es mit der Kennzeichnung aus?"

Für Menschen, die frühere GMO-Debatten erlebt haben, fühlt sich die Logik "Es sind keine Gene anderer Arten enthalten, also ist es in Ordnung" und "Deshalb ist es kein GMO" unangenehm an.Es ist wichtig, die "Kennzeichnungsfrage" und die "tatsächliche Sicherheitsfrage" getrennt zu diskutieren.

3. Skeptische Ansichten über Unternehmensinteressen

Besonders aus Europa und von einigen Nutzern in Japan kommt Misstrauen gegenüber globalen Unternehmen.

"Geht es wirklich um Schädlingsbekämpfung, oder wollen Unternehmen nur das Saatgutgeschäft durch Patente monopolisieren?"
"Anstatt Patente zu nutzen, sollten die Technologien für Kleinbauern in Afrika und Südamerika frei zugänglich sein."

Tatsächlich wird in der Studie erwähnt, dass zahlreiche Patente im Zusammenhang mit α-Amylase-Inhibitoren angemeldet wurden.Phys.org
Das Thema "Wem gehören die Rechte und wer hat Zugang zur Technologie?"ist auch in dieser Forschung ein unvermeidliches Thema.

4. Realistische Perspektiven von Landwirten und Agrarfachleuten

Von Konten, die Landwirten oder Agrarforschern zu gehören scheinen, kommen Kommentare, die Kosten und Risiken nüchtern abwägen.

"Wenn das Risiko, dass gelagerte Bohnen verderben, reduziert werden kann, ist das für Landwirte sehr attraktiv. Aber der Preis der Samen ist entscheidend."
"Die Vorschriften der einzelnen Länder und die Akzeptanz der Exportmärkte sind ebenfalls wichtig. Wenn genetisch editierte Sorten für Exportkaffee oder Baumwolle verwendet werden, wie werden Käufer reagieren?"

Das bedeutet, dassselbst wenn es technisch möglich ist, die Frage, ob es "verwendbar" ist, aus Sicht von Handel und Markenstrategie eine andere ist.

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