Pflanzenforscher: "Wir erleben eine Demokratisierung der Genetik"

Interview1. Mai 2017, 11:00
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Howard-Yana Shapiro arbeitet an der Entschlüsselung des Erbguts von 101 Nahrungspflanzen. Die Zukunft liegt für ihn in der Zucht von Pflanzen mit höherem Nährstoffgehalt

Wien – Als der US-amerikanische Pflanzengenetiker Howard-Yana Shapiro in den 1980er-Jahren das Biosaatgutunternehmen Seeds of Change mitbegründete, waren seine Ziele eher aktivistisch denn kommerziell: Die Pflanzenzucht sollte nicht den großen Konzernen überlassen werden. Der Verkauf der Firma an den Nahrungsmittelkonzern Mars Incorporated im Jahr 1997 Jahren sorgte dementsprechend für Verwunderung und Kritik in der Ökoszene.

Shapiro, der 15 Jahre lang als Professor für Landwirtschaft und Umweltwissenschaften an der University of California in Davis tätig war, arbeitet seither selbst für Mars. International bekannt wurde er, als er mit seinem Team im Auftrag des Unternehmens das vollständige Genom des Kakaobaums (Theobroma cacao) entschlüsselte – und zur großen Überraschung der Agrarbranche 2010 kostenlos veröffentlichte. Die Idee dahinter: Die frei zugänglichen genetischen Informationen sollten die Züchtung ertragreicherer und widerstandsfähigerer Kakaosorten voranbringen und so den von ausgelaugten Böden, klimatischen Veränderungen und Schädlingen bedrohten afrikanischen Kakaobauern nützen.

Dass davon auch Lebensmittelkonzerne profitieren würden, lag auf der Hand. Doch inzwischen wurde aus dem Ansatz eine wissenschaftliche Großunternehmung. 2011 gründete Shapiro das African Orphan Crops Consortium mit dem Ziel, die Genome von 101 traditionellen afrikanischen Nutzpflanzen zu sequenzieren und zu veröffentlichen. Im Gegensatz zum Kakao zählen dazu viele Lebensmittel, die lokal bedeutend sind, von der Agrarindustrie aber vernachlässigt und daher kaum weiterentwickelt wurden – etwa die Yamswurzel, der Brotfruchtbaum oder die Helmbohne.

Am Ende sollen in einer eigenen Akademie ausgebildete afrikanische Wissenschafter und Pflanzenzüchter mit den Erbinformationen dieser Pflanzen arbeiten und etwa untersuchen, welche Sorten in welchen Regionen am besten gedeihen oder wie deren Nährstoffgehalt gesteigert werden könnte. Unterstützt wird das Projekt unter anderem von Mars, Google, dem World Wildlife Fund (WWF), dem Kinderhilfswerk der Vereinten Nationen (Unicef) und der University of California.

STANDARD: Klimawandel und Bevölkerungswachstum werden die Nahrungsmittelproduktion in Zukunft vor große Herausforderungen stellen. Wohin wird sich die Landwirtschaft entwickeln?

Shapiro: Künftig wird der Nährstoffgehalt stark in den Vordergrund rücken. Das ist etwas, an dem bisher wenig gearbeitet wurde, die großen Saatgutproduzenten haben sich dafür nicht interessiert. Man hat sich bei Nutzpflanzen vor allem auf Kalorien und Erträge konzentriert, aber das reicht für die Ernährungssicherheit nicht.

STANDARD: Wie kann man darauf angemessen reagieren?

Shapiro: Ich glaube, es wird zu einem Wandel kommen: Der Nährstoffgehalt wird genauso wichtig werden wie der Ertrag. Und wir müssen natürlich auch über die Anpassungsfähigkeit nachdenken. Es ist kein Geheimnis, dass der Klimawandel längst Auswirkungen hat, wir können die Effekte ja bereits beobachten. Wetterextreme nehmen zu, Hitze, Dürre – das betrifft die Landwirtschaft massiv. Es geht aber auch um die Böden: Immer mehr Anbauflächen weltweit sind von Versalzug betroffen, weil sie seit Jahrtausenden genutzt werden.

STANDARD: Wie können höhere Nährstoffgehalte und robustere Pflanzen erreicht werden?

Shapiro: Wir müssen uns zunächst bewusst dafür entscheiden und handeln. Ich sehe hier sehr positive Entwicklungen. Was wir derzeit in der Genetik und in der Pflanzenzucht erleben, ist eine Demokratisierung. Früher gab es ein paar Gruppen, die mit den besten Technologien forschen und arbeiten konnten, aber das hat sich geändert.

STANDARD: Können Sie Beispiele nennen?

Shapiro: Nehmen Sie die Entschlüsselung eines Pflanzengenoms: Als wir im Jahr 2009 das Kakao-Erbgut entschlüsselt haben, hat das etwa acht Millionen US-Dollar (rund 7,4 Millionen Euro) gekostet. Damals gab es eine Handvoll Pflanzen, bei denen das gemacht wurde. Heute kann man ein viel komplexeres, zehnmal größeres Genom für 70.000 US-Dollar (64.000 Euro) sequenzieren. Die 101 Genome, an deren Entschlüsselung wir im African-Orphan-Crops-Projekt arbeiten, kosten zusammen vielleicht sechs Millionen US-Dollar (6,4 Millionen Euro). Wenn diese Informationen erst einmal da sind, kann jeder damit arbeiten und Nutzpflanzen verbessern. Ich kann das machen, ich kann Ihnen zeigen, wie man das macht, und Sie können das weitergeben. Wenn die Wissenschaft demokratisiert wird, passiert alles in einer ganz anderen Geschwindigkeit.

STANDARD: Wo steht das Genom-Projekt derzeit?

Shapiro: Wir arbeiten mittlerweile an 66 Pflanzen, das Erbgut von 25 Pflanzen haben wir schon vollständig sequenziert. Diese Genome werden wir noch dieses Jahr veröffentlichen. Außerdem haben wir zwei neue Forschungszentren gegründet, eines in Äthiopien und eines in Westafrika, Letzteres hat gerade eine Förderung der Europäischen Union bekommen. In beiden zusammen gibt es 38 Vollzeitstellen für Jungforscher. Unser Ziel ist es, uns sehr bald zurückzuziehen und ganz durch afrikanische Forscher, Lehrer, Pflanzenzüchter zu ersetzen. Darum geht es ja: das Wissen und die Kapazitäten vor Ort aufzubauen.

STANDARD: Welche Chancen bergen Genome-Editing-Methoden wie das CRISPR/Cas-System für die Pflanzenzucht?

Shapiro: CRISPR/Cas9 ist in meiner Lebenszeit der Durchbruch aller Durchbrüche. Es ist die Technologie, auf die wir gewartet haben – ohne es zu wissen. Das Anwendungspotenzial für die Landwirtschaft ist enorm. Wir können damit zum Beispiel Krankheiten abwehren, gegen die wir bisher völlig machtlos waren, indem wir in Pflanzen einfach die Rezeptorgene dafür ausschalten. Wir können versuchen, die Verfügbarkeit von Zink, Eisen oder Vitamin A zu erhöhen. Ich habe vorhin von Demokratisierung der Wissenschaft gesprochen – das CRISPR/Cas-System ist ein Sinnbild davon. Das Potenzial der Technologie ist riesig, der Zugang dazu gleichzeitig verhältnismäßig einfach. Jede Universität arbeitet damit, sogar Highschools, und sie alle werden Entdeckungen machen, die anwendbar sind. Ich könnte ein CRISPR-Labor hier im Nebenraum aufbauen und hochqualitative Forschung betreiben.

STANDARD: Was ist mit den Risiken, die mit der Technologie verbunden sind?

Shapiro: Wir reden nicht von Gentechnik im herkömmlichen Sinn: Es wird nichts von außen eingebracht, sondern ein Stückchen aus der DNA herausgeschnitten. Übrig bleibt genau die gleiche Pflanze wie zuvor, nur fehlt ihr eben ein bestimmter Rezeptor. Sie ist nicht gentechnisch verändert in dem Sinn wie die Genpflanzen der großen Saatgutkonzerne. Die interessieren sich auch für andere Pflanzen als wir, für Mais, Soja, Zuckerrüben, Baumwolle – für industrielle Rohstoffe, die weiterverarbeitet werden. Das ist ja auch der Grund, warum die Nährstoffsicherheit bislang so vernachlässigt wurde, weil die großen Unternehmen daran kein finanzielles Interesse hatten.

STANDARD: Sie sind Veganer. Könnte Ihrer Meinung nach der Verzicht auf tierische Produkte ein Teil der Lösung sein?

Shapiro: Das ist eine komplizierte Frage. Ich denke, es ist Teil der Lösung, aber nicht die Lösung. Vegan zu leben funktioniert für mich persönlich sehr, sehr gut. Es verbessert meine Gesundheit zwar nicht ganz so, wie ich gehofft habe – dem genetischen Erbe meiner Familie entkomme ich nicht. Aber werde ich dadurch länger leben? Womöglich. Ich denke aber schon, dass die Menschheit in Zukunft mehr pflanzliche Proteine und Nährstoffe nutzen muss, denn die Fleischproduktion ist einfach nicht nachhaltig, um immer mehr Menschen zu ernähren.

Howard-Yana Shapiro (70) ist Chef-Agrarwissenschafter des Nahrungsmittelkonzerns Mars Incorporated, Senior Fellow der University of California, Davis, und wissenschaftlicher Berater am MIT Media Lab in Cambridge. Der Pflanzengenetiker, der einst das Biosaatgutunternehmen Seeds of Change aufbaute, gründete 2011 mit Unterstützung mehrerer Konzerne, NGOs und der Vereinten Nationen das African Orphan Crops Consortium und die African Plant Breeding Academy mit dem Ziel, das Erbgut afrikanischer Nahrungspflanzen zu entschlüsseln und zu veröffentlichen. Shapiro ist Autor mehrere Bücher, unter anderem über die Kulturgeschichte der Schokolade und die Zukunft der globalen Landwirtschaft. (1.5.2017)

  • Das Anwendungspotenzial von Genome-Editing-Methoden für die Landwirtschaft ist riesig, sagt der Pflanzenforscher Howard-Yana Shapiro.
    foto: heribert corn

    Das Anwendungspotenzial von Genome-Editing-Methoden für die Landwirtschaft ist riesig, sagt der Pflanzenforscher Howard-Yana Shapiro.

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