Blitze schaffen neues Leben

01.12.2007

Forschergruppen versuchen auf unterschiedlichen Wegen beim Wettlauf zum künstlichen Leben vorne zu stehen

Timothy Vogel ist nicht Gott. Ebenso wenig wie Norman Packard oder sein Gegenspieler Craig Venter. Selbst wenn die Gemeinde der Mikrobiologen sie dafür hält. Die Forscher sind auch nicht Frankenstein. Auch wenn ihre Experimente Kritiker gruseln lassen. Denn diese konkurrierenden Wissenschaftler eint dasselbe Ziel: Sie wollen nicht weniger als neues Leben schaffen. Dafür wählen sie unterschiedliche Mittel.

Am Laboratorium Ampere der Universität Lyon arbeiten die Alchemisten unserer Zeit: Colibakterien verwandeln sie in "Forscher-Gold". Timothy Vogel und sein Team nehmen eine unscheinbare Bodenprobe. Darin platzieren sie Bakterien, wie sie normalerweise in Exkrementen vorkommen, und so genannte Plasmide. Das sind ringförmige DNS-Moleküle, die Gene enthalten, die Bakterien gegen ein bestimmtes Antibiotikum resistent machen können.

Die Wissenschaftler spielen gewissermaßen wieder im Sandkasten. Mit einem Blitzgenerator erzeugen sie elektrische Entladungen in den Bodenproben - ein künstliches Blitzgewitter entlädt sich. Danach sind Mikroben gegen das Antibiotikum resistent. Durch den Blitzschlag haben also die Mikroben fremde Gene aufgenommen. "Das elektrische Feld ist quasi der Türöffner für die DNS", sagt Vogel. Es weitet die Poren der Zellmembran, fremdes Erbgut kann eindringen.

In den Folgeversuche filtern die Forscher aus dem Boden Bakterien, die dort natürlich vorkommen und setzen sie im Labor Blitzen aus. Sie entfachen neues Leben. Das Gleiche geschieht in der Natur tausendfach. Denn jede Sekunde gehen auf der Erde Blitze nieder. "So scheint sich die Evolution abgespielt zu haben", glaubt der 49-Jährige. Die Lyoner Forscher haben quasi Licht in das Dunkel der Schöpfung gebracht.

Als erste haben sie herausgefunden, dass offenbar Blitze nötig sind, um die Evolution zu beschleunigen. Die bislang bekannten Arten des Gentaustausches konnten nämlich nicht erklären, weshalb die Entwicklungsrate der Mikroben so hoch ist. Bakteriensex reichte dafür ebenso wenig wie Transformation oder die Übertragung durch Enzyme. Timothy Vogel und seine Kollegen sind dem Werkzeugkasten Gottes auf der Spur. Dabei kommt ihm zu Gute, dass er fachübergreifend denkt. Er ist Mikrobiologe, Geologe und Geograph; gerade lernt er noch Chinesisch. Er verknüpft, was an Universitäten meist getrennt gelehrt wird. Als ein Physiker vorschlug, künstliche Blitze für Experimente zu benutzen, erkannte er das Potential und stimmte zu. So fanden sie eine Erklärung dafür, wie Bakterien gegenüber Antibiotika resistent werden. Dies wollen sie für pharmakologische Forschung nutzen.

Doch Bakterien, gegen die kein Antibiotikum mehr hilft, sind auch ein Albtraum; sie sind der Ansatz für biologische Massenvernichtungswaffen. Timothy Vogel befürchtet allerdings keinen Missbrauch seiner Forschungsergebnisse, denn Resistenz gegen Antibiotika lasse sich auch kostengünstiger erzeugen. Jetzt, da sie herausgefunden haben, wie neues Leben entsteht, wollen sie selbst welches schaffen. Die nächsten Versuche führen er und sein Team mit transgenen Pflanzen durch. Die wahre Bedeutung ihrer Forschungsergebnisse haben bislang weder die Gegner noch die Befürworter von Gentechnik erkannt. Blitzmerker scheinen sie nicht gerade zu sein, stellt auch Vogel schmunzelnd fest. Die Plasmide freigesetzter gentechnisch veränderter Organismen können unkontrolliert, ganz einfach durch Blitze, durch andere Organismen aufgenommen werden. Damit haben er und sein Team gezeigt, worin die Gefahr von Gentechnik liegen kann.

Moleküle in einem Öltropfen

Von ungewisserem Ausgang hingegen ist die Forschung der "Wilden 13". In dem Forschungsverbund PACE (Programmable Artificial Cell Evolution) entwickelt eine Gruppe von 13 Partnern in acht Ländern gemeinsam eine Schnittstelle zwischen Leben und Maschine. Länderübergreifend arbeiten sie am sogenannten Los Alamos bug. Benannt nach dem geistigen Vater des künstlichen Insekts bzw. Virus (englisch: bug) Steen Rasmussen, der am amerikanischen Atomforschungszentrum Los Alamos National Laboratory arbeitet.

Der Aufenthaltsstatus des 50jährigen Dänen Rasmussen klingt wie sein Forschungsprogramm: Alien of extraordinary ability. Dieses Wortspiel bringt die Mission des Forschers auf den Punkt: In den USA darf er als Ausländer (alien) dauerhaft arbeiten, weil er Außergewöhnliches leistet, und dieses mutet an wie Science Fiction, eben wie das Werk eines Außerirdischen, was auch mit alien übersetzt wird. Die Gruppe will nämlich nichts Geringeres, als das erste neue Leben schaffen und dafür den Nobelpreis bekommen.

Die PACE-Experten gehen einen Schritt (englisch: pace) weiter als die französischen Forscher. Sie wollen nicht bereits bestehende Organismen verändern, sondern aus Chemikalien künstlich Neues kreieren. Mit ihrer Forschung führen sie Mikrobiologie, Gentechnik, Nanotechnik, Physik, Computerwissenschaften, Informationstechnik, Chemie und andere Fachbereiche zusammen. Ihre Suche nach dem Gral betreibt Rasmussens Partner Norman Packard als Gründer und CEO der Firma ProtoLife in Venedig. Sie fanden 2000 auf einer Konferenz über künstliches Leben zueinander. Und genauso, wie dort die Wissenschaftler aufeinander prallten und nun zusammenkleben, wollen sie auch gucken, ob aus dem, was Gottes Baukasten hergibt, nicht auch anders Leben zu erzeugen ist, als bislang bekannt.

"Stellen Sie sich vor, Sie packen Moleküle in ein Kaugummi", erklärt Rasmussen unprätentiös. Nach diesem Prinzip wollen er und seine Kollegen neues Leben basteln. Das Geheimnis des Lebens lässt sich für sie reduzieren auf die Komponenten Lebensraum, Überleben und Fortpflanzung. Für die Forscher beginnt Leben allerdings nicht im Wasser, sondern in einem Tropfen Öl. In diesen Container sollen die Eltern einziehen: Stoffwechsel- und genetische Moleküle, die Informationen weitergeben und so neues Leben schaffen. Denn nur ein Metabolismus, der sich selbst erhalten und vervielfältigen kann, lebt auch. DNS wäre für ein solches Leben auf Sparflamme zu kompliziert. Deshalb benutzt Packard Peptidnukleinsäure (PNS), die zwar wie die DNS aufgebaut ist, aber sowohl Wasser-, als auch fettlöslich ist.

PNS existiert nicht in der Natur, sie wurde künstlich durch einen dänischen Wissenschaftler erschaffen. Derfettlösliche Teil der PNS bleibt im Zentrum des Öltropfens, der andere ruht an der Oberfläche. Licht und Nahrung sollen dann die Fortpflanzung in Fahrt bringen. Ebenso wie die Lyoner Konkurrenten werden auch Packard und Rasmussen mit Lichtblitzen einen Spaltprozess starten und so neue Teilchen bilden. Wie sich PNS selbst vervielfältigt, zeigen sie mit analytischer Chemie. Ansonsten simulieren sie hauptsächlich per Computer, wie sich potentielle Bestandteile neuen Lebens verhalten könnten.

Gott spielt Roulette

Ob und wenn ja wann es jemals gelingen wird, neues Leben nach Plan aus dem Chemiebaukasten zu entwerfen, vermag auch Norman Packard nicht vorherzusagen. Und das, obwohl der Physiker zuvor Gründer und Präsident der Prediction Company in Santa Fé in New Mexiko war. Für die Warburg Dillon Read investment banking-Abteilung der UBS AG sagte er vorher, wie sich Finanzmärkte entwickeln werden und machte Risikoanalysen. Die Bibel des Risikomanagements ist das Buch "Wider die Götter". Diesem Motto scheint Packard treu geblieben zu sein. Auch wenn er sein Credo selbst lieber als "Mit Gottes Hilfe" beschreibt. Denn er bediene er sich ja nur dessen, was bereits einmal geschaffen wurde. Gott würfelt nicht, er spielt Roulette, und das ist vorhersagbar.

In den 70er Jahren erregte Packard Aufsehen, als er mit anderen Physikstudenten Computer entwickelte, die berechneten, wohin eine Roulettekugel fallen würde. Diese Minirechner versteckten sie unter dem Smoking und schmuggelten sie so in Casinos. "Ich fand aber Deals mit Banken lohnender, als diese zu sprengen", erzählt Packard lachend. Und so entwickelt er Geschäftsideen, wie sein Wissen auch vermarktbar wäre vor dem großen Wurf. Zellen, die Umweltverschmutzung auffressen, neue Medikamente, Geschmacksstoffe, Kosmetika und Energieversorgung sollen vor neuem Leben entstehen.

Sein schärfster Konkurrent im Kampf um den Nobelpreis ist Craig Venter, dem im Jahr 2000 die Entschlüsselung des menschlichen Genoms gelang. Er macht es sich einfacher als Packard und entwickelt künstliche Zellen aus bereits bestehenden primitiven Bakterien. Dafür hat er in Rockwell die Firma Synthetic Genomics gegründet.

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