Kunststoffe und Kunstwesen

Irgendwann in Mesopotamien, vor gut 6000 Jahren, entdeckten Menschen, wie sie Kleinstlebewesen für ihre Zwecke nutzen konnten. Tiere hatten die Sumerer bereits seit einiger Zeit in Gefangenschaft gehalten. Die Domestizierung von Schafen, Ziegen und Rindern erfolgte neuesten archäologischen Funden zufolge wohl erstmals vor etwa 10’000 Jahren im Fruchtbaren Halbmond und den nahe gelegenen Bergregionen Westasiens, etwa zeitgleich mit dem ersten Anbau von Weizen und Gerste. Ein paar tausend Jahre später kamen kleinste Tierchen dazu: Hefen halfen bei der Herstellung von Brot und Wein. Manche nennen es den Anfang der Biotechnologie – umgekehrt könnte man sagen, wir entdecken gerade die uralte Kulturtechnik der Fermentation neu.

Mikroorganismen für uns schuften zu lassen, war lange eine mutualistische Angelegenheit, wie es im biologischen Jargon heisst: eine zu beiderseitigem Nutzen. Wenn Lebensmittel vergären, haben – so darf man annehmen – alle Beteiligten etwas davon: vor allem die in und von den Lebensmitteln lebenden Mikroben, aber auch wir Menschen – jedenfalls seit wir realisiert haben, dass fermentiert nicht dasselbe bedeutet wie verdorben. Es kümmert uns natürlich kaum, ob die Hefen im Sauerteig beim Brotbacken überleben oder ob die Joghurtkulturen in unserer Magensäure zugrunde gehen oder es sich in unserem Darm gemütlich machen. Es spielt aus menschzentrierter Sicht auch keine grosse Rolle. Weder die Sumerer noch alle Folgekulturen hatten eine Ahnung von den Kleinstlebewesen, die sie zu «domestizieren» begannen. Das änderte sich erst im 19. Jahrhundert, mit dem Aufkommen der Mikrobiologie. Inzwischen ist fast schon ein Kult um die Fermentation entstanden, manche nennen ihre Sauerteigkultur oder ihren Kombucha auch ihr «Haustier». Und das Verhältnis zwischen Menschen und Mikroorganismen ändert sich gerade noch einmal gewaltig: Denn was wir bis anhin gewissermassen anekdotisch genutzt haben – so gut wie alle Fermentationsprozesse dürften ihre Entdeckung dem Zufall verdanken –, das beginnen wir nun sehr bewusst zu gestalten, mit den Mitteln der Gentechnik. Und im grossindustriellen Massstab zu nutzen.

Mikroorganismen wie Bakterien oder einzellige Pilze (zu denen zum Beispiel die Hefen gehören) sind wahre biologische Wunderwerke. Man kann auch sagen: Sie sind kleine Chemiefabriken, sie setzen unablässig Stoffe um, sehr verschiedene Stoffe, je nach genetischen Programm, aber immer  auf ebenso effiziente wie schadstoffarme Weise. Die chemische Industrie interessierte sich lange nicht besonders dafür, sie wendete ihre klassischen Verfahren an und produzierte Stoffe von eher kruder Natur – Chemie halt. Biochemie arbeitet mit komplexeren Verfahren, und sie stellt komplexere Stoffe her, meist Proteine, die für gewöhnlich um ein Vielfaches grösser sind als ein typisches chemisches Molekül wie etwa Aspirin (oder korrekt: Acetylsalicylsäure). Ein solches Molekül lässt sich mit einer relativ simplen Strukturformel darstellen, oder man zählt einfach die Elemente zusammen und erhält die Summenformel C9H8O4. Proteine dagegen, die Bauelemente des Lebens, können leicht aus mehreren tausend Atomen bestehen und haben eine komplexe dreidimensionale Struktur. Sie im Labor oder in einem Chemiereaktor herzustellen wäre ein Ding der Unmöglichkeit, allein schon, weil da normalerweise mit hohen Drucken und Temperaturen gearbeitet wird – beides mögen Proteine nicht besonders. Als die Medizin allerdings begann, die molekularbiologischen Grundlagen auch in unseren Körpern zu entschlüsseln, rückten auch die Proteine in den Fokus.

Der zweite Urmythos der Biotechnologie reicht nicht 6000, sondern ziemlich genau 100 Jahre zurück. Im Januar 1922 wurde das eben erst entdeckte Insulin von kanadischen Wissenschaftlern aus Bauchspeicheldrüsen von Rindern isoliert; mit dem gereinigten Proteinextrakt wagten sie die Behandlung eines Diabetikers. Es funktioniere – so gut sogar, dass sich das Verfahren über die Jahre zu einer durchaus blutigen Industrie entwickelte: Durchschnittlich ein Schwein pro Woche «verbrauchte» früher jeder insulinpflichtige Diabetiker. Allein bei Höchst in Frankfurt am Main wurden täglich rund 100’000 tiefgefrorene Schweinebauchspeicheldrüsen angeliefert, püriert und extrahiert, bevor es 1977 gelang, das menschliche Insulingen in Bakterien einzuschleusen. Kurz darauf kam Insulin als das erste gentechnisch hergestellte Arzneimittel auf den Markt. Heute ist die Herstellung von Insulin eine biotechnologische Leichtigkeit, den Job übernehmen speziell designte Escherichia-coli-Stämme.

Diese Kolibakterien haben sich zu den Lieblingsorganismen der Biotechnologie gemausert – tatsächlich handelt sich aber fast immer um Mischwesen. Die Gentechnik – und insbesondere neuste molekularbiologische Methoden, mit denen DNA verändert werden kann, wie die kürzlich mit dem Nobelpreis ausgezeichnete CRISPR-Cas9 – macht es möglich: Gene lassen sich fast nach Belieben aus den einen Mikroben aus- und in andere wieder einbauen, man kombiniert Eigenschaften und Produktionswege bis man das ideale Arbeitstier gebaut hat. So richtig ausbeuterisch wird der Umgang aber erst, wenn man auf der Ebene der genetischen Regulierung eingreift. Die zellulären Chemiefabriken haben unterschiedliche Betriebsmodi, der Output soll dem kleinen Organismus schliesslich nicht schaden. Das lässt sich biotechnologisch allerdings verändern: Man kann die Produktion hemmungslos ankurbeln, buchstäblich bis zum Platzen. Anschliessend wird der gewünschte Stoff abgeschieden und der Bioreaktor oder Fermenter (Behälter, in dem die Mikroorganismen unter möglichst idealen Bedingungen kultiviert werden) wieder neu mit Nährstoffen und einer Zellkultur angesetzt.

Inzwischen kommen nicht mehr nur Einzeller zur Anwendung, auch mit Pflanzen wird experimentiert, zum Beispiel mit Wasserlinsen oder Moosen. Und unlängst wurde ein Patent angemeldet, um Humaninsulin in Ackerpflanzen zu erzeugen, das wäre günstiger als in Bioreaktoren, verspricht die entsprechende Firma. Es gibt übrigens auch Mikroben, die beim Abbau bestimmter Stoffe Strom produzieren. Diesen Prozess grosstechnisch zu nutzen ist zwar noch Science-Fiction, aber je mehr wir über die faszinierend vielfältige Welt der Mikroorganismen lernen, desto zahlreicher werden die Ideen, wo Biotechnologie überall zum Einsatz kommen könnte. Bereits Realität ist sie in der Lebensmittelindustrie, das Verfahren funktioniert unterdessen nicht mehr nur für komplexe Proteinmoleküle, sondern für alle möglichen Stoffe.

Das alles läuft bis anhin ziemlich im Stillen ab. Schiebt die Gesellschaft da ein ethisches Dilemma vor sich her? Schliesslich entwickelt sich gerade so etwas wie ein neues Verhältnis zum Leben, eine neue und ziemlich hemmungslose Aneignung und Ausbeutung. Die Vorstellungen dessen, was «natürlich» und was «künstlich» ist, geraten in der industriellen Biotechnologie jedenfalls gehörig durcheinander. Darf man Leben so ungeniert instrumentalisieren? Darf man es ganz nach Belieben umprogrammieren und aus seinem naturgegebenen Kontext herauslösen, damit es unseren Zwecken dient? Man darf wohl, zumindest juristisch. Mikroorganismen geniessen keinen rechtlichen Schutz (und wohl auch keinen moralischen, zumindest bei der grossen Mehrheit der Weltbevölkerung). Vielleicht dürfen wir nicht nur, sondern wir müssen sogar – die ethische Frage gewissermassen auf den Kopf gestellt: Biotechnologie hat das Zeug, grosse Probleme im Umgang mit der Natur zu entschärfen. Nehmen wir Laborfleisch – auch dieses folgt im Grunde der biotechnologischen Logik: Einzelne Zellen werden dazu gebracht, in grossen Mengen den von uns gewünschten Stoff zu produzieren. In diesem Falle einfach Protein an sich, nicht als medizinischer Wirkstoff, sondern als Nahrung. Die entsprechenden Verfahren sind nah an der Marktreife, das Geschäftspotential riesig. Die damit einhergehenden Probleme allerdings auch. Moralische Bedenken gibt es wenige, ökonomische und ökologische (vor allem was die Klimafolgen anbelangt) dafür umso mehr. Noch ist das Verfahren wenig effizient, denn auch Bioreaktoren verbrauchen relativ viel Strom – und die kleinen Zellen wollen ja auch etwas essen. So wie es jetzt aussieht, wird die Laborfleisch-Revolution unsere grosse fleischliche Sünde einfach durch eine etwas kleinere ersetzen, die aber dem Klima auch nicht besonders gut tut. Die Mikroben allein, sie werden es nicht richten. Vor allem, wenn wir – wieder einmal – nur unseren kurzfristigen Nutzen im Auge haben.