Das Ziel klingt verführerisch: Fisch so zu manipulieren, dass er nicht nur schneller wächst als herkömmliche Arten, sondern zudem gegen Krankheitserreger resistent und darüber hinaus noch unempfindlich gegenüber Kälte ist. Die Möglichkeiten der Gentechnik lassen heutzutage diese noch vor nicht allzu langer Zeit utopischen Wünsche Wirklichkeit werden. Dabei geht man mittlerweile soweit, nicht nur die Gene der jeweiligen Art zu verändern, sondern in die Tiere oder Pflanzen artfremde – bisweilen auch menschliche – Gene einzuführen. Wird ein Organismus mit Genen einer anderen Art ausgestattet, bezeichnet man ihn als transgen.

Transgener Fisch zur Rettung der Wildbestände?

Wissenschaftler rund um den Globus arbeiten daran transgene Fische zu erzeugen, die der steigenden Nachfrage der Verbraucher gerecht werden können. Neben Forellen und Karpfen liegt das Interesse der Forscher vor allem bei atlantischem Lachs.
Im Jahr 2005 wurden weltweit über 93 Millionen Tonnen Fisch und Meeresfrüchte gefangen, zudem knapp 50 Millionen Tonnen in Aquakulturen erzeugt (Quelle: Food and Agriculture Organization). Eine schnelle und problemfreie Zucht transgener Tiere soll nun die Überfischung der Meere verlangsamen, wenn nicht gar stoppen.

Gentechnik im Aquarium

Öffentlich vermarktet wurden bisher lediglich transgene Zebrafische. Die von der Universität Singapur entwickelten fluoreszierenden Tiere sind in Taiwan seit Mitte 2003 erhältlich. In den USA können sich Aquaristen seit 2004 an sogenanntem „GloFish“ erfreuen; Ebenfalls Zebrafische, die dank eines Gens der Seeanemone bei Lichteinfall leuchten.

Transgener Fisch: Eine Bedrohung natürlicher Fischbestände?

Nun wird auch die kommerzielle Zucht transgener Fische für den weltweiten Konsum nicht mehr lange auf sich warten lassen. Um die möglichen Risiken einschätzen zu können, forschten Wissenschaftler der Universität Göteborg im Auftrag der EU an den transgenen Tieren. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf den Auswirkungen, die die ungewollte Freisetzung der transgenen Fische auf die natürlichen Fischbestände haben kann. Die Ergebnisse der Studie sind alarmierend: Es sollte davon ausgegangen werden, dass transgener Fisch – wird er einmal in die Umwelt entlassen – die vorhandenen, nicht genetisch manipulierten Fische verdrängt. Diese Folge wäre nur allzu logisch, schließlich wurde der transgene Fisch ja gerade dazu gezüchtet, widerstandsfähiger zu sein als die natürlichen Artgenossen.

Neue Eigenschaften mit unerwünschtem Nebeneffekt

Die artfremden Gene, mit denen transgene Fische ausgestattet sind, helfen ihnen bspw. kältere Temperaturen zu tolerieren. Kälteeinbrüche, die herkömmliche Fischbestände bedrohen, sind für die gentechnisch veränderten Tiere kaum ein Problem. Das schnellere Wachstum der transgenen Fische verschafft ihnen zudem Vorteile im Konkurrenzkampf um Nahrung und Lebensraum. Und schließlich sind natürlich vorkommende Fische durch Krankheiten und Gifte bedroht, die den manipulierten Fischen dank ihrer zusätzlichen Gene häufig nichts anhaben können. Für die Verbraucher kommt durch eben diese Veränderung noch ein weiteres Problem hinzu: Da der transgene Fisch gegen manche Gifte resistent ist, können sich diese im Organismus unbehelligt ansammeln. Der Konsument nimmt am Ende diese Pestizide beim Verzehr des Fisches auf.

Trasgenen Fisch mit Vorsicht genießen

Auch wenn transgen erzeugter Fisch die Hoffnung birgt, die natürlichen Fischbestände vor übermäßiger Befischung zu schützen, sollte diese moderne Form der Zucht mit Vorsicht betrieben werden. Die Wissenschaftler um Fredrik Sundström der Universität Göteborg raten deshalb dazu, transgenen Fisch ausschließlich in streng kontrollierten Aquakulturen im Landesinneren zu züchten.

10 Fakten zur Epigenetik

1) Was ist Epigenetik?
Lange Zeit dachte man, die Genetik, deren Forschungsschwerpunkt die DNA darstellt, könne alle Fragen nach den Abläufen der Vererbung beantworten. Mittlerweile konnte mehrfach nachgewiesen werden, dass nicht allein die Ausstattung mit Genen über Aussehen, mögliche Krankheiten und anderes bestimmt. Die Epigenetik verspricht Licht in so manches Vererbungsrätsel zu bringen. Die noch relativ junge Forschungsrichtung untersucht Mechanismen, die die Genregulation und Genexpression steuern. Also diejenigen Vorgänge, die darüber entscheiden, welche Gene tatsächlich aktiv sind bzw. ungenutzt bleiben.

2) Seit wann gibt es die Epigenetik?
Die Epigenetik ist ein verhältnismäßig junges Untersuchungsgebiet. Der britische Biologe Conrad Hal Waddington (1905-1975) gilt heute als Begründer dieser Forschungsrichtung. Er definierte 1942 erstmals den Begriff „Epigenetik“.

3) Welche Mechanismen liegen der Epigenetik zugrunde?
Es gibt verschiedene Wege auf denen epigenetische Faktoren die Umsetzung der Gene regulieren. Zum einen sorgen Methylgruppen dafür, dass bestimmte Abschnitte der DNA besser, schlechter oder gar nicht zugänglich sind. Zum anderen können bestimmte Eiweiße, sogenannte Histonproteine, um die die DNA gewickelt ist, verändert werden. Beide Vorgänge sorgen dafür, dass die betroffenen Gene häufiger, seltener oder gar nicht umgesetzt werden. Die sogenannte RNA-Interferenz setzt an einem späteren Zeitpunkt der Genregulation an. Durch diesen Mechanismus werden bereits entstandene Proteinvorlagen (Boten-RNA) abgefangen und das Entstehen der entsprechenden Eiweiße wird verhindert.

4) Welche Bedeutung kommt epigenetischen Faktoren zu?
Das Epigenom, also die Summe der epigenetischen Faktoren, ist nicht nur in der Entwicklung eines Lebewesens von entscheidender Bedeutung, sondern reguliert nach heutigem Forschungsstand auch im Laufe des Lebens viele relevante Vorgänge.

5) Kann sich das Epigenom im Laufe des Lebens verändern?
Die Faktoren, die das Epigenom eines Lebewesens ausmachen, sind keineswegs starre Gebilde. Heute weiß man, dass bspw. Methylierungen einem ständigen Wandel unterzogen sein können. Sie können bedingt durch Umwelteinflüsse neu entstehen oder an anderer Stelle wieder abgebaut werden. Neben der Ernährung scheinen u.a. auch psychische Faktoren Veränderungen im Epigenom auslösen zu können.

6) Können epigenetische Marker vererbt werden?
Im Jahr 1999 konnte die Biologin Emma Whitelaw nachweisen, dass das Epigenom vererbt wird. Dies ist insofern wenig verwunderlich, als die DNA in Form von Chromosomen vererbt wird. Methylgruppen und Histonproteine sind Bestandteil der Chromosomen und werden somit an die Nachkommen weitergegeben. Inzwischen ist zudem bekannt, dass die Vererbung der epigenetischen Marker nicht bei den direkten Nachkommen halt macht, sondern sich über mehrere Generationen fortsetzen kann.

7) Haben epigenetische Faktoren Einfluss auf die Entstehung von Krebs?
Die Entstehung von Krebs kann eine bis heute nicht abschließend überblickte Vielzahl von Ursachen haben. Studien konnten belegen, dass es häufig dann zu Krebs kommt, wenn die reguläre Teilung der Zellen gestört ist. In einem gesunden Organismus sorgen bestimmte Gene für die Kontrolle der Zellteilung. Methylierungen an diesen Genen können diese inaktivieren und zu unkontrollierten Zellwucherungen – Krebs – führen. Andersherum können Zellen, die die Entstehung von Krebszellen verhindern, durch Methylgruppen blockiert sein. Das in Grünem Tee enthaltene Epigallocatechin-3-gallat (EGCG) bspw. scheint dafür zu sorgen, dass eben diese Zellen wieder aktiviert werden.

8) Welche Bedeutung hat die Epigenetik für heute weit verbreitete Krankheiten?
Die Erkenntnis, dass epigenetische Faktoren auf weitere Generationen vererbt werden können, führte zwangsläufig zur Vermutung, dass die Ursache mancher Krankheit im Epigenom zu suchen ist. Trotz komplexer Vererbungsmuster konnte bspw. in vielen Fällen ein Zusammenhang zwischen schlechten Ernährungsbedingungen der Eltern und einem Auftreten von Diabetes in der Folgegeneration festgestellt werden. Bei Mäusen zeigte sich, dass eine Unterernährung der Elterngeneration sich über Generationen in Form von diabetischen Erkrankungen äußern kann.

9) Wie kann man das Epigenom untersuchen?
Die Wissenschaft ist heute mit verschiedenen Methoden ausgerüstet, die die Untersuchung epigenetischer Komponenten ermöglichen. Dabei ist weniger die DNA selbst im Blickpunkt der Forschung, als vielmehr die aus der DNA entstandenen Eiweiße. Durch molekulare Verfahren werden alle diese Genprodukte in einer Zelle sichtbar gemacht. Vergleicht man nun die Genprodukte von Eltern und Nachkommen, können epigenetische Veränderungen sichtbar gemacht werden.

10) Ist der epigenetische Code bereits entschlüsselt?
Obwohl man heute bereits vieles über das Epigenom weiß, steckt die Epigenetik noch in den Kinderschuhen. Die Entschlüsselung der epigenetischen Faktoren stellt die Wissenschaft vor keine leichte Aufgabe. Die unzähligen beteiligten Komponenten zu einem verständlichen Bild zusammenzusetzen, wird weitere Jahre der Forschung beanspruchen und mag sich möglicherweise noch komplizierter darstellen als die Entschlüsselung des genetischen Codes.