Nicht Mendelsche Vererbung

Johannes Wirz

Die Goethesche Theorie des Lebendigen postuliert u.a., dass Vererbung nicht Ursache, sondern Folge von Lebensprozessen ist. Ergebnisse der molekularen Genetik belegen dieses Postulat eindrücklich. Wir möchten mit diesem Projekt diese Vererbungsart genauer untersuchen. In einem ersten Schritt werden Pflanzen des Gemeinen Greiskrautes unter Stressbedingungen kultiviert, die eindeutige Unterschiede im Phänotyp hervorrufen: Licht und Schatten, Feuchte und Trockenheit, Salzstress. Aus Samen der verschiedenen "Umwelttypen" werden unter den beschriebenen Versuchsbedingungen über drei Generationen Pflanzen nachgebaut und in der vierten Generation unter neutralen, d.h. identischen Umgebungsbedingungen bez. Entwicklungsdynamik, Pflanzengestalt und Blattmetamorphose verglichen. Wir erwarten, dass Eigenschaften, die die Pflanzen im Laufe der drei Generationen erworben haben, weitergeben werden, d.h. Gestaltmerkmale ihrer Vorfahren erhalten bleiben. Bei positiven Ergebnissen wird der Versuch mit Arabidopsis thaliana, der Ackerschmalwand - dem "Arbeitspferd" der molekularen Pflanzengenetik - erweitert. Auch hier werden zunächst entwicklungsdynamische und morphologische Veränderungen dokumentiert und im neutralen Nachbau getestet. Wenn Versuche erfolgreich verlaufen, beabsichtigen wir, neben den phänotypischen auch epigenetische Veränderungen zu untersuchen - in Zusammenarbeit mit einem dafür eingerichteten Labor. Wir haben den Versuch im Frühjahr 2009 gestartet und  im Herbst 2009 nach drei Generationen, 2010 nach vier und 2011 nach fünf und sechs Generationen Testvergleiche durchgeführt.

Ein Vorversuch, in dem Pflanzen mit den Aschen von verschiedenen Baumarten gedüngt wurden, hat gezeigt, dass Senecio hervorragend geeignet ist für solche Fragestellungen. Die Plastizität in Entwicklung, Pflanzengestalt und Blattform ist sehr ausgeprägt. Ebenso dramatisch reagieren die Pflanzen auf die jetzt eingerichteten Stressbedingungen.

 

Mitarbeiter:
Renatus Derbidge, Raj Modh, João Felipe Toni, Johannes Wirz

Übersicht

von links nach rechts: Kontrolle, niedrige und hohe Aschenmenge.
Oben: Blattreihe einer Kontrolle (DoKo). Mitte: niedrige Aschenmenge (DoBi I). Unten: hohe Aschenmenge (DoBi II).

Abgeschlossene Projekte:

Qualitative Untersuchungen an transgenen Pflanzen mit ganzheitlichen Methoden

Ruth Richter und Johannes Wirz

In den Jahren 2000/2001 durchgeführte Versuche mit transgenen Kartoffeln ergaben deutliche morphologische Unterschiede sowohl zwischen der nicht manipulierten Ausgangssorte und den transformierten Pflanzen, als auch zwischen den Pflanzen mit unterschiedlichen Genkonstrukten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Pflanze als Ganzes durch den gentechnischen Eingriff verändert wird. Für konventionelle Forscher ist dies eine echte Überraschung, zumal die morphologischen Veränderungen unabhängig von der Expression der Fremdgene zu beobachten sind. Aus der Sicht eines ganzheitlichen Organismusverständnisses war jedoch genau das zu erwarten: In Lebewesen gibt es keine isolierten Merkmale! Vor diesem Hintergrund wurde 2002 ein Gewächshausversuch mit Tomatenpflanzen durchgeführt: Diese hatten ein “eingebautes” Marker-Gen, dessen Produkt nach heutigem Kenntnisstand nicht am Stoffwechsel der Pflanze beteiligt ist (es dient lediglich dazu, die Regulation von pflanzeneigenen Gensequenzen im Gewebe sichtbar zu machen).

Von Michel Haring (Universität Amsterdam) wurden uns Samen von zwei gentechnisch modifizierten Tomatensorten zum Nachbau zur Verfügung gestellt. Im Labor in Amsterdam konnten wir an unseren Versuchspflanzen die Anwesenheit und das Expressionsniveau des Markergens untersuchen. Damit können die Ergebnisse der morphodynamischen Versuche mit den molekularen und biochemischen Befunden in Beziehung gesetzt werden. Verglichen wurden folgende Varianten: Wildtyp (nicht modifizierte Muttersorte); Pflanzen, die genetisch modifiziert wurden, aber das Markergen verloren haben; Pflanzen mit Markergen, das aber nicht exprimiert ist, und Linien mit unterschiedlichem Expressionsniveau des Markergens, sowie drei Handelssorten.

 

Morphologische Unterschiede

Die morphologischen Unterschiede zwischen den gentechnisch veränderten Linien waren viel weniger auffällig als bei den Kartoffelversuchen und geringer als die Unterschiede zwischen den Sorten. Dennoch zeigt eine erste Zusammenstellung von Daten zahlreicher Parameter, dass sich der Wildtyp von allen manipulierten Linien abhebt, auch von jenen, die das Gen verloren haben.

Im Hinblick auf die Nahrungsqualität stellt sich die Frage, ob durch die Manipulation die Fähigkeit der Pflanze eingeschränkt wird, sich in unterschiedlichen Umgebungen artgemäss zu entwickeln. Versuche zur Plastizität, die den Anbau von manipulierten Pflanzen unter verschiedenen Bedingungen beinhalten, wurden 2004 durchgeführt.

 

Weitere Informationen finden Sie hier: Unintended phenotypic effects of single gene insertions in potatoes – assessing developmental dynamics and leaf morphology

Übersicht

Ergebnisse der bildschaffenden Methoden

Haijo Knijpenga und Beatrix Waldburger

Die oben genannten Unterschiede zwischen den Varianten waren mit der Methode der Empfindlichen Kristallisation bei den Tomatenversuchen auffälliger als bei den vorherigen Versuchen mit Kartoffelknollen. 2002 wurden Tomatenpflanzen im Rahmen eines breitgefächerten Versuchsdesigns bearbeitet. Von diesen wurden im Jahr 2003 im Nachbau drei nicht transgene Sorten unter sich ändernden Wachstums- und Umweltbedingungen weiter untersucht. Eine breite Palette von Kristallisationsbildern von jeweils einer Sorte resp. Variante macht den lebendigen Zusammenhang der Pflanzen mit der Umwelt sichtbar. Übereinstimmend mit den morphologischen Daten konnte gezeigt werden, dass sich eine manipulierte Pflanze nach dem Verlust des Fremdgens nicht einfach wieder dem ursprünglichen Wildtyp annähert.

Übersicht

Die Kombination von zusammengezogenen Nadelzügen bei relativ grossen Zwischenräumen und einem präzis ausgeprägten,
büscheligen Verzweigungsmuster beim Wildtyp ist bei den drei gentechnisch veränderten Linien auf unterschiedliche
Weise modifiziert. Die Auflockerung bzw. geringere Kontraktion der Nadelzüge sowie die geringere Präzision und Prägnanz der
Nadelformen weisen auf eine Qualitäts-verminderung hin.

Gentechnik – ein Dauerbrenner

Johannes Wirz

In den letzten Jahren hat uns das Thema Gentechnik immer wieder beschäftigt. In vielen Artikeln und Vorträgen wurden aktuelle Entwicklungen in Landwirtschaft und Medizin dargestellt und Gesichtspunkte für einen verantwortungsvollen Umgang präsentiert. Aus der Vielfalt der Aktivitäten werden zwei Ereignisse herausgegriffen.

 

Ifgene

Vom 18. bis 21. September 2002 hat in Edinburgh (GB) erneut ein Ifgene Workshop stattgefunden. Unter dem Titel “Intrinsic Value and Integrity of Animals und Plants” trafen sich knapp achtzig TeilnehmerInnen aus der ganzen Welt zu einer intensiven und z.T. kontroversen Gesprächsarbeit, die von David Heaf und Pat Cheney professionell vorbereitet worden war. Es ist grossartig, einen Demeter Landwirt und den Direktor des Roslin Institutes, dem Geburtsort des Klonschafes Dolly, im Gespräch zu sehen, gerade weil ihre Auffassungen Lichtjahre von einander entfernt sind. Die Einschätzungen, welche Richtung zukunftsträchtiger ist, waren polar. Timothy Brinks betonte, dass der bio-dynamische Landbau in seinem Verständnis von Ganzheiten immer noch in den Kinderschuhen steckt, aber damit auch die Zukunft noch vor sich hat. Harry Griffin hingegen war der Ansicht, dass die heutigen Erkenntnisse ausreichen, um rasch und effizient Probleme in Landwirtschaft und Medizin technologisch zu lösen. Was er als Zukunft der Arzneimittelforschung angepriesen und - im Blick auf die Erfüllung der strengen Standards des Tierschutzgesetzes - als tiergerechte Forschung bezeichnet hatte, ist heute Makulatur. Das Projekt wurde im Frühsommer 2003 wegen der hohen finanziellen Investitionsrisiken gestoppt.

Lichtblicke des Workshops waren die Beiträge des Umweltrechtlers Mike Radford und des Umweltökonomen Clive Spash. Sie zeigten auf, dass die Biotechnologien im gesellschaftlichen Kontext bewertet werden müssen. Der Staat müsse die Verantwortung tragen, nachhaltige Produktionsweisen für die Zukunft sicherzustellen - auch gegen eine Mehrheit von Konsumenten und Produzenten, die oft aus rein wirtschaftlichen Motiven entscheiden. Darüber hinaus wiesen sie eindrücklich nach, dass Technologien oft nicht wegen ihres Erfolges sondern trotz ihres Misserfolges weiter verfolgt werden, weil das Prinzip des “Lock-In” geradezu drängt, in Projekte, die viel Geld verschlungen haben, noch mehr Geld zu investieren. Investitionen sind damit nicht unbedingt ein Indikator für wirtschaftlich erfolgreiche Unternehmungen sondern bremsen im Gegenteil u. U. die Entwicklung nachhaltiger Technologien!

Im Schlusswort hielt Donald Bruce, Direktor des Programms der schottischen Landeskirche “Gesellschaft, Religion und Technologie”, fest, der Workshop habe gezeigt, dass die modernen Naturwissenschaften ohne Ergänzung durch holistische (ganzheitliche) Forschungsansätze ethisch nicht wirklich bewertet werden können.

 

Memorandum

In den letzten Jahren haben die Weichenstellungen für den Anbau, die Verarbeitung und den Verkauf von gentechnisch veränderten Pflanzen in der EU zu einer existenziellen Bedrohung der biologischen und biologisch-dynamischen Landwirtschaft geführt. So soll in Zukunft jeder Landwirt selber für die Sicherstellung seiner Betriebsweise verantwortlich gemacht werden. Konkret bedeutet das, dass nicht der Bauer, der Gentech-Pflanzen anbauen möchte, dafür zu sorgen hat, dass seine Kulturen nicht auf die Äcker seiner Nachbarn gelangen, sondern umgekehrt der Bauer, der ohne Gentechnik produzieren möchte, Vorkehrungen treffen muss, um eine Kontamination zu verhindern - eine eklatante Verdrehung des Verursacherprinzips. Ausserdem wird auf politischer Ebene diskutiert, ob gentech-freie landwirtschaftliche Zonen gesetzlich überhaupt erlaubt werden sollen. Solche Zonen sind bereits geschaffen worden, um Regionen vor einer genetischen Kontamination zu schützen. Die Aufhebung dieser Zonen oder das Verbot, weitere zu errichten, hätte für viele Landwirte weitreichende negative Folgen. Schliesslich ist immer noch offen, wer die Kosten für Nachweis und Kontrolle einer gentech-freien Produktion zu tragen hat. Es ist unvorstellbar, dass der einzelne Produzent die teuren Laboruntersuchungen finanzieren könnte.

Auf diesem Hintergrund haben Nikolai Fuchs, Ruth Richter und Johannes Wirz eine Denkschrift verfasst, in der dafür plädiert wird, Landwirtschaft bewusstseinsgeschichtlich als “Kulturrevolution” zu verstehen, ähnlich wie die Entstehung der grossen Religionen. Deshalb müssen landwirtschaftliche Visionen nicht nur ökonomische, sondern kulturelle und spirituelle Gesichtspunkte berücksichtigen. Das Memorandum ist auf grosses Echo gestossen und wird bereits von vielen Menschen unterstützt. Es kann bei der Abteilung Landwirtschaft angefordert und von allen Interessierten mit unterzeichnet werden.

Übersicht

Beim Podiumsgespräch (v. l.): Gesprächsleiter Ulrich Loenig, die biologisch-dynamische Züchterin Christina Henatsch, der Leiter des Roslin-Instituts Harry Griffin, der Umweltökonom Clive Spash und Johannes Wirz.