Dr. Helmut Bruckner

Biotechnologie – Zukunft mit Vergangenheit

Einleitung

In den Zeitungen und anderen Medien ist häufig von Biotechnologie die Rede. Sie wird gefeiert als „neuer Innovationsmotor“, sogar als „die Zukunftsbranche des dritten Jahrtausends“. Dabei ist die Biotechnologie keineswegs eine Schöpfung der allerjüngsten Zeit. In einem Blick zurück sei erst einmal daran erinnert, dass sich der Mensch einige Grundprinzipien dieser Technik schon sehr lange zu Nutze macht. Bereits die alten Ägypter verwendeten schimmeliges Brot zur Wundbehandlung (Antibiotika-Effekt), und seit Jahrtausenden kommen biologische Prozesse bei der Herstellung verschiedener Getränke und Nahrungsmittel zum Einsatz.

Freilich war das reines Erfahrungswissen. Die Menschen durchschauten die wirklichen Zusammenhänge nicht: Welche Rolle die Mikroorganismen und biochemischen Prozesse bei der Zubereitung von Brot, Bier, Wein, Käse, Joghurt, Sauerkraut oder Essig spielen, wurde erst ab dem 19. Jahrhundert nach und nach aufgeklärt. Mit dem Aufstieg des modernen Fabrikwesens wurden dann biotechnologische Verfahren im industriellen Maßstab, etwa in Großbrauereien, eingesetzt.

Der Weg zur Biotechnologie, wie wir sie heute vorfinden, führte über die Fortschritte in der Erforschung der Gene. Als der Biologe Friedrich Miescher 1869 einen vorher unbekannten sauren Stoff aus Zellkernen isolierte, bezeichnete er ihn als „Nuclein“ (lat. nucleus = Kern). Miescher ahnte nicht, dass er damit die Erbsubstanz Nukleinsäure entdeckt hatte. Ein knappes Jahrhundert später, im Jahr 1953, klärten James Watson und Francis Crick die Struktur dieser „Kernsäure“ auf: Die DNA (deutsch DNS für Desoxyribonukleinsäure) ist eine lange Molekülkette, die aus zwei parallelen Einzelsträngen besteht. Die Struktur der DNA ähnelt einer Wendeltreppe und wird im Fachjargon Doppelhelix genannt. Die grundlegenden Eigenschaften und Verhaltensweisen dieser DNA enträtselten die Molekulargenetiker in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts: Sie fanden heraus, wie der in ihr verborgene genetische Code funktioniert und wie die DNA zuerst in eine Kopie, die Boten-RNA oder mRNA umgeschrieben wird (Transkription) und die Gen-Information dann außerhalb des Zellkerns in ein Protein übersetzt wird (Translation).

Aus diesem Wissen über die Gene entwickelten sich die gentechnischen Verfahren der modernen Biotechnologie, in denen Mikroorganismen gezielt mit nützlichen Gen-Informationen bestückt werden. In elektronisch gesteuerten Bioreaktoren werden heute Bakterien und Hefen milliardenfach vermehrt. Sie verrichten die Biosynthese von Stoffen, die früher auf mühsamere Weise gewonnen werden mussten. So werden mit Hilfe gentechnisch veränderter Organismen (GVO) bereits zahlreiche Enzyme, Vitamine, Aminosäuren, Impfstoffe, Antibiotika und andere Arzneiwirkstoffe produziert.

Je nach Anwendungsbereich spricht man von Roter Biotechnologie (Medizin und Pharmazie), Grüner Biotechnologie (Landwirtschaft und Lebensmitteltechnik) und von Weißer Biotechnologie (Chemie- und Textilindustrie). Biotechnologische Verfahren werden aber auch in anderen Bereichen genutzt, beispielsweise zur Reinigung und Entgiftung von Wasser, Luft sowie Abfällen (Umweltbiotechnologie).

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