Gentechäpfel aus dem Bioladen? Für Cesare Gessler ist das kein Widerspruch, sondern die Zukunft. Der Pflanzenforscher von der ETH Zürich hat unzählige Arbeitsstunden inves­tiert, um seiner Vision näherzukommen. Mit Erfolg. In den Niederlanden wachsen Apfelbäume heran, die er mit einem neuen gentechnischen Verfahren gezüchtet hat. In einigen Jahren werden die Bäumchen Gala-Äpfel tragen, die sich nicht von konventionellen Äpfeln unterscheiden lassen. Der einzige Unterschied liegt in einer kurzen Erbgutsequenz, die den Bäumen und Früchten Abwehrkräfte gegen den durch einen Pilz verursachten Apfelschorf verleiht. Dieses Resistenzgen stammt aus einem Wildapfel. Die genmanipulierten Bäume weisen also keine artfremden Gene auf; genetisch betrachtet sind sie zu 100 Prozent Apfelbaum. «Das sind sehr vielversprechende Pflanzen, die das Potential der grünen Gentechnik zeigen», sagt Gessler. Der Begriff grüne Gentechnik bezieht sich auf den Bereich der Pflanzenzüchtung.

Seine Apfelbäume sind Vorboten einer neuen Generation von Gentechpflanzen. Nach Ansicht vieler Forscher werden sie den jahrzehntealten Grabenkampf zwischen Gegnern und Befürwortern der grünen Gentechnik beenden. Sie sind das Produkt verfeinerter, erst in den vergan­genen Jahren entwickelter Methoden. Im Vergleich dazu kommen bisherige Verfahren wie Steinzeittechnologie daher. Die neusten Pflanzen aus den Gentechlabors sind geschickt manipulierte Gewächse, die nach Meinung ­ihrer Hersteller bedenkenlos sind.

Um eine Vorstellung von der Bedeutung dieses Wandels zu erhalten, muss man die bisher üblichen Methoden kennen: Vor 20 Jahren bombardierten Forscher erstmals Pflanzenzellen mit winzigen Gold- oder Wolframpartikeln, die in artfremder Erbsubstanz (DNA) getränkt worden waren. So erzeugten sie transgene, das heisst mit artfremdem Erbgut ange­reicherte Zellen (lat. trans = jenseits). Die eingefügte DNA stammte meist aus Bakterien, artfremden Pflanzen oder Tieren. So entstanden Soja-, Mais- und Baumwollpflanzen, die gegen Breitbandherbizide und Schadinsekten resistent sind. Für die Agroindustrie haben diese umstrittenen Produkte den Vorteil, dass die zum Saatgut passenden Pestizide gleich mitverkauft werden können.

Der brachiale Eingriff ins Erbgut hat den Nachteil, dass die eingeführten Gene an zufälligen Stellen in die Chromosomen der Pflanzen eingebaut werden. So kann ­es vorkommen, dass genmanipulierte ­Sojabohnen zusätzliche Pflanzenhormone produzieren oder transgene Kartoffeln in absonderlichen Formen wachsen. Die Kritiker der grünen Gentechnik bemängelten diese Unberechenbarkeit von Beginn an und warnten vor Gefahren. Greenpeace prägte den Begriff «Frankenstein Food».

Eine Folge ist, dass transgene Pflanzen in aufwendigen Testverfahren auf ihre Verträglichkeit für Umwelt und Mensch geprüft werden müssen. Aus technischen Gründen müssen bei ihrer Herstellung ausserdem Resistenzen gegen Antibiotika eingebaut werden. Damit erhöht sich das Risiko für das Auftreten resistenter, in der Humanmedizin nur schwer zu behandelnder Erreger.

Auf dem befallenen Blatt der Sorte Gala ist das schwarze Pilzgeflecht des Schorfs sichtbar.

Quelle: Ingeborg Knol/your photo today/PM

Auf dem mittels Cisgenetik resistent gemachten Gala-Blatt ist das Pilzwachstum eingeschränkt. Die hellgrünen Stellen entstehen durch die Abwehrreaktion der Pflanze.

Quelle: Ingeborg Knol/your photo today/PM

Ein Blatt der schorfresistenten Sorte Florina.

Quelle: Ingeborg Knol/your photo today/PM

Fotos: ETH/Schlussbericht NFP 59

Der Zufall wird ausgeschaltet

Gessler benutzt ein schonendes Manipu­lationsverfahren, das mit der ursprünglichen Vorgehensweise nicht viel gemeinsam hat. Seine Apfelbäume weisen keine Anti­biotika-Resis­tenzgene auf. Und das Erbmerkmal gegen Apfelschorf – das ist der entscheidende Punkt – stammt nicht von einer fremden, sondern von der gleichen Art. Die Forscher sprechen deshalb von Cis-Gentechnik (lat. cis = diesseits). «Das Erbmerkmal könnte auch mit konventionellen Züchtungsmethoden eingekreuzt werden. Die gentechnische Labormethode ist aber rascher und effizienter», sagt Beat Keller, Professor am Institut für Pflanzen­biologie der Universität Zürich.

Die Cis-Gentechnik ermöglicht viele Anwendungen; dank mehrerer neu entwickelter Methoden lassen sich Gene punktgenau in das Erbgut einer Pflanze ein­bauen. Sie tragen so exotische ­Namen wie Zink­finger-Nuklease oder «Transcription activator-like effectors» (TALE). Die TALE-Technik wurde vom renommierten Wissenschaftsmagazin «Nature Methods» zur Methode des Jahres 2011 gekürt. Sie ermöglicht, die Milliarden von genetischen Bausteinen im Erbgut einer ­Zelle einzeln aufzuspüren und zu ersetzen. Sie funk­tioniert bei pflanzlichen, tierischen und menschlichen Zellen.

Die Kritiker reagieren auf die neue grüne Gentechnik noch skeptisch. «Aktive Eingriffe in das Erbgut einer Pflanze bleiben ein Problem», sagt Marianne Künzle, Landwirtschaftsexpertin von Greenpeace Schweiz. Auch präzise Eingriffe könnten unerwünschte Nebeneffekte zur Folge haben. «Wir wissen noch nicht genug über die Wirkung eingeführter Fremdgene», sagt Künzle. Allerdings rückt sie angesichts der neuen Verfahren von ihrer grundsätzlichen Opposition gegen grüne Gentechnik ab. «Wenn gentechnische Methoden dazu dienen, die Züchtung neuer Pflanzen zu beschleunigen, ohne das Erbgut zu verändern, dann könnte dies in Zukunft eine Option sein.» Einen Blankoscheck mag sie allerdings nicht ausstellen. Man müsse jeden Fall einzeln beurteilen.

Wenig Vorteile im Biolandbau

Angesichts der neuen Möglichkeiten argumentiert auch Lucius Tamm vom Forschungsinstitut für biologischen Landbau in Frick (FiBL) pragmatisch: «Gentechnik ist nicht per Definition schlecht, es kommt auf die Eigenschaften der Pflanzen an.» Der Agronom bezweifelt allerdings, dass Gentechniker in näherer Zukunft nützliche Pflanzen herstellen können, die deutliche Vorteile für Bauern und Konsumenten in der Schweiz aufweisen.

Im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms 59 (NFP 59) zu «Nutzen und Risiken der Freisetzung gentechnisch veränderter Pflanzen» hat Lucius Tamm an einer Studie über die Vor- und Nachteile verschiedener Gen­techkulturen mitgearbeitet. Das ernüchternde Resultat: Der Anbau herbizidresistenter Pflanzen wie Mais oder Weizen in der traditionellen Landwirtschaft verringert wegen des umfangreichen Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln die Biodiversität. Im Biolandbau bringen schädlingsresistente Kulturen kaum Vorteile, da dafür ausreichende bio­logische Massnahmen gegen die Schädlinge existieren. Cesare Gesslers pilzresis­tente Gala-Äpfel seien zwar schön und gut, aber sie könnten auch mit tradi­tioneller Züchtung produziert werden, moniert Tamm. Trotzdem schliesst er ein Miteinander für die Zukunft nicht aus: «Neue Gentechverfahren könnten aus Umweltsicht sinnvoll sein.» Letztlich werden die Biobauern entscheiden müssen, ob Gentechpflanzen ihre Qualitätsansprüche erfüllen oder nicht.

Der kommerzielle Anbau von Gen­techpflanzen ist in der Schweiz bis auf weiteres verboten (siehe nachfolgende Box «Anbauverbot»). Die Mehr­heit der Schweizer Bevölkerung lehnt die grüne Gentechnik ab, nur ein Viertel wäre bereit, aus Gentechpflanzen hergestellte Lebensmittel zu kaufen. Das wird sich auch nicht so schnell ändern.

Schwächen bei transgenem Weizen

Dass der Weg zu mehrheitsfähigen Gen­techkulturen noch weit sein dürfte, zeigen auch die Weizenstudien aus dem NFP 59. In mehrjährigen Projekten studierten Forscher das Verhalten verschiedener transgener Weizensorten. Sie fanden heraus, dass die Pflanzen recht unterschiedlich auf die Umweltbedingungen reagierten. Ein Teil der gegen Mehltau resistent ­gemachten Pflanzen war im Feld weniger ertragreich, und ein anderer anfälliger auf Befall mit dem Mutterkornpilz. Dieser ­produziert das Alkaloid Ergotamin, das rauschartige Zustände hervorruft und für Menschen gefährlich werden kann. Die Forscher haben diesen Effekt zwar nicht erwartet, können ihn aufgrund der Feldversuche aber erklären: Weil die Blüten des Genweizens länger geöffnet bleiben, erhöht sich das Infektionsrisiko. «Die über­raschenden Ergebnisse zeigen lediglich, wie wichtig die Prüfung dieser Pflanzen auf dem Feld ist», sagt Beat Keller. Ob mit den neuen, präziseren Methoden derartige Effekte ausbleiben werden, ist noch nicht bekannt.

Die Gentechniker denken für die Zukunft aber weniger an genmanipulierten Weizen als an cisgene Kartoffeln oder Reben. Die Kartoffelfäule, ein Pilzschädling, den die Bauern mit Fungiziden und Kupferpräparaten bekämpfen, vernichtet global betrachtet rund 20 Prozent der Ernte. Die traditionelle Züchtung resistenter Kartoffeln ist aufwendig und dauert Jahre. Mit der Cis-Gentechnologie hingegen liessen sich Resistenzgene einfacher und schneller in kommerzielle Sorten einbauen, sagt Gessler. Eine weitere Anwendung sieht er in Resistenzen gegen den falschen Mehltau in anfälligen Traubensorten wie Merlot oder Cabernet Sauvignon.

Vorderhand existieren diese Projekte erst in den Köpfen der Forschenden. Doch bereits jetzt stellen sich weitreichende Fragen: Sind cisgene Pflanzen überhaupt genmanipuliert? Müssen sie nach den herkömmlichen Gesetzen bewertet und gekennzeichnet werden? Wenn die Pflanzen keine artfremden Gene enthalten und ihr Erbgut gleich angeordnet bleibt, handelt es sich eigentlich nicht um genveränderte Organismen. Anders als heutige Gentechpflanzen wären sie mit einem einfachen DNA-Test nicht identifizierbar. Es wäre sogar möglich, heimlich genetische Eingriffe vor­zunehmen, die sich nicht nachweisen lassen.

Die Zulassungsbehörden werden in Zukunft schwierige Entscheidungen treffen müssen. In Deutschland empfiehlt die Kommission für Biologische Sicherheit schon heute, gewisse gentechnische Züchtungstechniken von den strengen Zulassungsregeln auszunehmen und damit erzeugte Pflanzen wie herkömmliche Zuchtprodukte zu behandeln. In der Schweiz sind viele Gentechniker wie Cesare Gessler und Beat Keller der Meinung, dass im Labor veränderte Pflanzen künftig nicht auf Basis des Verfahrens, sondern nur auf der Grundlage der eingefügten Merkmale zu beurteilen wären. Ob sie das entsprechende Merkmal durch Zucht oder auf gentechnischem Weg erhielten, spiele keine Rolle. Gerade im Fall von cisgenen Pflanzen sei nicht einsehbar, warum sie problemati­scher sein sollten als konventionell gezüchtete. «Dies würde eine künftige Zulassung stark vereinfachen», so Gessler.

Hans Hosbach von der zuständigen Abteilung beim Bundesamt für Umwelt winkt ab. Massgebend bleibe der Herstellungsprozess. Verändere man das Erbgut einer Pflanze im Labor, handle es sich dabei um eine genveränderte Pflanze – selbst dann, wenn kein artfremdes Erbmaterial drinstecke. Risiken könnten in einem solchen Fall allerdings einfacher beurteilt werden.

Die Debatte für und wider die grüne Gentechnik geht mit den cisgenen Gala-Äpfeln in eine neue Runde. Die Früchte bereiten den Boden für eine hoffentlich unbelastete Diskussion einer künftigen Generation von Konsumenten.

Im vergangenen Mai hat Greenpeace beim Basler Rheinhafen Genraps aufgespürt. Auf verschlungenen Wegen hatten dessen Samen den Weg in die Schweiz gefunden. Wie genau, ist unklar. Sicher aber ist die Gentechsaat illegal. Seit die Schweizer Bevölkerung im ­November 2005 der Initiative für eine gentechfreie Landwirtschaft zugestimmt hat, besteht ein Anbauverbot für gen­manipulierte Pflanzen. Der Bundesrat hat das zunächst auf fünf Jahre befris­tete Morato­rium bis November 2013 ­verlängert. In der aktuellen Debatte zur künftigen Landwirtschaftspolitik hat sich der Nationalrat für eine nochmalige Verlängerung um vier Jahre ausgesprochen. Der Bundesrat hat im Vorfeld drei weitere Moratoriumsjahre empfohlen.

Die Schweizer Bauern wollen vorläufig keine Gentechpflanzen anbauen, weil die Konsumenten diese Produkte ablehnen. Sie kritisieren die derzeit verfügbaren Pflanzen aus Genlabors, da sie nur den Herstellerfirmen, aber ­weder Bauern noch Konsumenten Vorteile brächten. Auch in der EU haben Gen­tech­pflanzen zurzeit wenig Bedeutung. Ausser in Spanien und Portugal gehen die Anbau­flächen zurück. Dagegen steigt der Anteil von Gentechpflanzen vor allem in den USA und in Kanada sowie in den Schwellenländern. Die Anbauflächen dort haben stark zugenommen und 2011 eine Ausdehnung von 160 Mil­lionen Hektar erreicht. Das entspricht der 40-fachen Fläche der Schweiz.

Mit Toleranzwerten für unbeabsichtigte Spuren von Gentechpflanzen in Lebens- und Futtermitteln begegnen die Schweizer Behörden den weltweiten Anbaurealitäten. Die Toleranz beträgt bei Lebensmitteln 0,9 Prozent für vier in der Schweiz zugelassene Gentechpflanzen und 0,5 Prozent für mehrere im Ausland zugelassene Pflanzen. Ansonsten gilt eine Nulltoleranz. Bei Futtermitteln ­beträgt der Toleranzwert 0,5 Prozent.