Biotechnologie
Wie Gen‑Editierung die Biodiversität bewahren kann
Arten vor dem Aussterben bewahren
Destruction of habitats, over-hunting, and other ecological damages have pushed many species into extinction, or close to it. It is an inherent characteristic of the so-called “Anthropocene”, a new geological era marked by the dominance of mankind over the Earth’s ecosystems.
Traditionelle Naturschutzstrategien wie Naturschutzgebiete, Schutz gejagter Tiere und Zucht in Zoos haben vielen Arten geholfen, das Aussterben zu verhindern.
Allerdings konzentrieren sich diese Strategien meist darauf, die Art als Gesamtkonzept zu retten, wobei in der Regel nur ein begrenzter Pool einzelner Tiere oder Pflanzen im Vergleich zur früheren natürlichen Population erhalten bleibt.
Dies kann zwar eine Art retten, führt jedoch zu einem massiven Verlust an genetischer Vielfalt. Dadurch wird die gerettete Art anfälliger für zukünftige Bedrohungen wie Klimawandel, Lebensraumzerstörung oder Krankheitserreger.
Eine aufkommende Alternative ist die Gentechnologie, die nicht nur ein einzelnes Gen, sondern große Teile der Genetik eines Individuums modifiziert. Dies könnte helfen, die genetische Vielfalt in einer Population wiederherzustellen, deren Genpool durch den Engpass eines quasi‑Aussterbeereignisses gegangen ist.
Forscher der University of East Anglia, University of Copenhagen, University of Kent, Mauritian Wildlife Foundation, Durrell Wildlife Conservation Trust und der Colossal Foundation & Colossal Biosciences diskutierten die ethischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Aspekte dieser Technologie in einer Veröffentlichung in Nature Reviews Biodiversity1 mit dem Titel „Genome engineering in biodiversity conservation and restoration“.
Genetische Engpässe
Plants and animal populations are segmented into species, with a common definition being that species cannot interbreed with each other.
Die Genetik einer Art ist jedoch kein homogenes Ganzes; viele subtile genetische Variationen führen zu intra‑artlichen Unterschieden in Verhalten, Aussehen, Leistungsfähigkeit, Toleranz gegenüber verschiedenen Stressfaktoren, Krankheitsresistenz usw.
Wenn ein großer Teil der Individuen, die die Art bilden, getötet wird oder sich nicht fortpflanzt, kann ein Teil dieser genetischen Vielfalt verloren gehen, da diese Individuen sie tragen.
Dies erzeugt das, was Ökologen als genetischen Engpass bezeichnen, wobei viele Merkmale verloren gehen und bei den überlebenden Mitgliedern der Art nicht mehr vorhanden sind.
Quelle: Naturalis Historia
Dies kann nicht nur zu geringerer genetischer Vielfalt führen, sondern auch zu einer Konzentration einer höheren Belastung durch schädliche Mutationen, ein Phänomen, das als genomische Erosion bekannt ist. Ist sie zu stark, kann die genomische Erosion zum Aussterben der Art führen, unabhängig von ihrer Umgebung und den verfügbaren Ressourcen.
In weniger extremen Fällen kann die überlebende Art genetisch beeinträchtigt bleiben, mit verringerter Widerstandsfähigkeit gegenüber zukünftigen Bedrohungen wie neuen Krankheiten oder sich ändernden Klimabedingungen.
Obwohl diese verlorenen Gene jetzt bei lebenden Individuen fehlen, können sie noch in historischen Proben, Biobanken und verwandten Arten vorhanden sein.
Fallstudie: Genetische Erosion beim Rosa Tauben
Ein Beispiel für eine Art, die vom Rand des Aussterbens zurückgeholt wurde, ist die mauritische Rosa Taube, ein Vogel, der auf der Insel Mauritius im Indischen Ozean beheimatet ist. Aus 10 überlebenden Individuen hat die Zucht in Gefangenschaft und die Wiederansiedlung in ihrem natürlichen Lebensraum die Zahl auf 600 Vögel erhöht.<caption id="attachment_282963" align="aligncenter" width="696"]
Genetische Studien der Gene dieser Tauben haben gezeigt, dass genomische Erosion in den nächsten 50–100 Jahren zum Aussterben führen könnte. Ohne weitere Individuen in Gefangenschaft oder in freier Wildbahn hätte das zuvor bedeutet, dass die Bemühungen, diese Art zu retten, letztlich vergeblich waren.
Daher werden neue Lösungen für die Rosa Taube sowie für viele andere bedrohte Arten benötigt.
“Um das langfristige Überleben gefährdeter Arten zu sichern, argumentieren wir, dass es unerlässlich ist, neue technologische Fortschritte neben traditionellen Naturschutzansätzen zu nutzen.”
Die verlorenen Gene finden
Eine große Menge biologischen Materials wurde in Museen und biologischen Datenbanken gesichert, insbesondere für Arten, die in den letzten Jahrzehnten ausgestorben sind oder vom Aussterben bedroht waren, nachdem die Bedeutung von DNA in der Wissenschaftsgemeinschaft besser verstanden wurde.
Das bedeutet, dass obwohl das Individuum, das diese genetische Vielfalt trug, vor Jahrzehnten oder sogar Jahrhunderten gestorben sein könnte, sein genetisches Erbe immer noch in den Händen derselben Menschen existiert, die den Verlust dieser Gene verursacht haben.
Quelle: Stephen Turner
Da Genomanalyse und Gen‑Editierung täglich einfacher werden, wird das Zurückbringen dieser wichtigen Gene in den Genpool gefährdeter Arten immer attraktiver.
“Wir erleben den schnellsten Umweltwandel in der Geschichte der Erde, und viele Arten haben die genetische Variation verloren, die zum Anpassen und Überleben nötig ist. Gen‑Engineering bietet einen Weg, diese Variation wiederherzustellen.”
Die Forschungsgruppe skizzierte drei Hauptanwendungen der Technologie:
- Wiederherstellung verlorener genetischer Variation. Dies kann durch die Rückführung mittels Gen‑Editierung der Gene aus einer historischen Probe erfolgen, die in der modernen überlebenden Population fehlen.
- Anpassung verbessern. Gene, die mit Merkmalen wie Hitzetoleranz oder Pathogenresistenz verbunden sind, könnten priorisiert werden, um die Überlebensrate einer Art und ihre Fähigkeit, sich an ihre Umgebung anzupassen, insbesondere in freier Wildbahn, zu verbessern.
- Reduktion schädlicher Mutationen. Die gezielte Entfernung schädlicher Mutationen in der überlebenden Population kann das Überleben, die allgemeine Gesundheit und die Fortpflanzungsrate langfristig steigern. Dies kann besonders wichtig für Individuen sein, die später wieder in ihren natürlichen Lebensraum eingepflanzt werden.
| Anwendung | Beschreibung | Potenzielle Auswirkung |
|---|---|---|
| Wiederherstellung verlorener Gene | Einführung von Allelen, die während Bevölkerungsengpässen verloren gingen | Steigert die Resilienz und Vielfalt der Art |
| Verbesserung der Anpassung | Einführung von Merkmalen für Klima- oder Krankheitsresistenz | Verbessert das Überleben in natürlichen Lebensräumen |
| Reduktion schädlicher Mutationen | Entfernung schädlicher Mutationen aus überlebenden Populationen | Steigert Gesundheit und Fortpflanzungspotenzial |
Risiken der Genom‑Engineering
Das erste Risiko besteht darin, dass die Technologie nicht wie beabsichtigt funktioniert. Insbesondere können Off‑Target‑Genmodifikationen zusätzliche schädliche Mutationen erzeugen.
Ein zu starker Fokus auf die Vervielfachung der Fortpflanzung der modifizierten Individuen, um das wieder eingeführte Gen und die Merkmale zu verbreiten, könnte unbeabsichtigt zu weiteren Verlusten an genetischer Vielfalt führen.
Kürzlich können unerwartete Expressionen oder Effekte der wieder eingeführten Gene, insbesondere wenn nur ein Bruchteil der verlorenen Gene zurückgeführt wird, zu unerwünschten neuen Merkmalen führen, die in der Art zuvor nie vorkamen. Dies könnte die Überlebensfähigkeit der bedrohten Art weiter verschlechtern oder sogar ökologische Schäden verursachen, wenn sie in das breitere Ökosystem eingeführt werden.
Aus all diesen Gründen empfehlen die Wissenschaftler schrittweise, kleinmaßstäbliche Versuche und eine rigorose langfristige Überwachung der evolutionären und ökologischen Auswirkungen jedes Genom‑Engineering‑Projekts.
Ein weiteres Risiko bestünde darin, eine „Technologie‑zuerst“-Einstellung im Naturschutz zu übernehmen, während genetische Eingriffe nur ergänzen und nicht die Wiederherstellung von Lebensräumen und traditionelle Naturschutzmaßnahmen ersetzen sollten.
“Gen‑Editierung ist kein Ersatz für den Artenschutz und wird niemals eine magische Lösung sein – ihre Rolle muss sorgfältig zusammen mit etablierten Naturschutzstrategien im Rahmen eines breiteren, integrierten Ansatzes mit Artenschutz als Leitprinzip bewertet werden.”
Synergie mit „De‑Extinktion“
Auf dieselbe Weise, wie Genom‑Engineering neue Gene in eine Population einführen kann, die einen Engpass durchlaufen hat, könnte es potenziell Arten wieder einführen, die vollständig ausgestorben sind. Dieses Konzept wird „De‑Extinktion“ genannt.
Ein wichtiger Befürworter dieser Idee ist das Unternehmen Colossal. Es hat kürzlich große Aufmerksamkeit in den Medien erregt mit seiner teilweisen Wiedererschaffung des Riesenwolfs.
Der nächste Schritt für das Unternehmen ist die Wiedererschaffung des Wollhaarmammuts.
“Die gleichen technologischen Fortschritte, die es uns ermöglichen, Gene von Mammuts in das Genom eines Elefanten einzuführen, können genutzt werden, um Arten zu retten, die am Rande des Aussterbens stehen.
Es ist unsere Verantwortung, das heute von tausenden Arten erlebte Aussterberisiko zu verringern.
Dr Beth Shapiro, Chief Science Officer at Colossal Biosciences.
De‑Extinktion beinhaltet normalerweise die Erzeugung von Embryonen der ausgestorbenen Art, die von verwandten Arten ausgetragen werden. Eine solche artübergreifende Leihmutterschaft wird derzeit bereits eingesetzt, um das weiße Nashorn zu retten.
Möglicherweise könnte dieselbe Methode in Kombination mit Genom‑Engineering auch für gefährdete Arten verwendet werden, was die Möglichkeit schafft, fast eine „Massenproduktion“ einer Population mit größerer genetischer Vielfalt zu erreichen, parallel zu den geschützten natürlichen Individuen.
Insgesamt ist diese Idee Teil der breiteren Auswirkungen, die synthetische Biologie auf Naturschutzbemühungen haben könnte.
Quelle: iScience
Investitionen in den Biotech‑Sektor
Ginkgo Bioworks: Ein führendes Unternehmen in der Konservierungsgenomik
(DNA )
Das Unternehmen produziert auf Abruf Organismen für spezifische Anwendungen. Es hat seine Anwendungen breit diversifiziert mit vielen Forschungsprogrammen und Partnerschaften:
- Cannabinoide
- mRNA‑Impfstoffproduktion und Nukleinsäure‑Medizin
- Nahrungsproteine
- Biologische Düngemittelproduktion in partnership with Bayer
- Programmierbare Mikroben für Darmerkrankungen
- Bioremediation von Mikroplastik
- Biosecurity und Pathogenerkennung
- Recycling von Abfällen und Kontaminanten
Es generiert Einnahmen, indem es zunächst im Voraus für den Entwicklungsprozess bezahlt wird und anschließend durch Lizenzgebühren auf das fertige Produkt.
Das Unternehmen steht an der Spitze der Innovation bei der Konstruktion neuer Organismen und der Entwicklung von Techniken für neue Tiere und Pflanzen.
Damit befindet es sich in einer starken Position, potenziell zu Naturschutzbemühungen beizutragen und neue Methoden zur Vermehrung gefährdeter Arten zu entwickeln, nicht nur großer Tiere, sondern auch Pflanzen und sogar Mikrobiome. Es könnte ein wichtiger Partner für öffentliche Programme und private Umwelt‑NGOs sein, um solche Strategien umzusetzen.
(Wir haben dieses Unternehmen ausführlicher behandelt in einem speziellen Bericht, der seine Geschichte, einzigartigen Technologien und Geschäftsmodell erklärt.)
Neueste Nachrichten und Entwicklungen zu Ginkgo Bioworks (DNA) Aktien
Studie zitiert
1. Van Oosterhout, C., Supple, M.A., Morales, H.E. et al. Genom‑Engineering im Naturschutz und der Wiederherstellung der Biodiversität. Nat. Rev. Biodivers. 18 Juli 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6
