Von Brenda Baletti, Ph.D.
Die Bill & Melinda Gates Foundation und DARPA, eine Abteilung des US-Verteidigungsministeriums, finanzieren die Forschung zur genetischen Veränderung von Tomaten, um den Fortpflanzungszyklus der Weißen Fliege, eines weit verbreiteten Insekts, das Tomatenpflanzen schädigt, unterbrechen zu können. Kritiker der Technologie zeigten sich nicht überrascht, dass die Forschung auf Schwierigkeiten stößt.
Die Bill & Melinda Gates Foundation finanziert die Forschung zur genetischen Veränderung von Tomaten, um den Fortpflanzungszyklus der Weißen Fliege, eines weit verbreiteten Insekts, das Tomatenpflanzen schädigt, zu unterbrechen, wie Jon Fleetwood auf Substack berichtete.
Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) – eine Abteilung des US-Verteidigungsministeriums – hat die Forschung im Rahmen ihres Projekts „Insect Allies“ ebenfalls finanziert, wie aus einer Studie über Tomaten hervorgeht, die letzten Monat in BMC Plant Biology veröffentlicht wurde.
Weiße Fliegen oder Bemisia tabaci sind ein weit verbreiteter Schädling, der Pflanzensaft aus dem Phloem, dem nährstoffleitenden Gewebe in den Stängeln und Blättern von Tomatenpflanzen, trinkt und die Pflanze dadurch manchmal austrocknen lässt. Die Insekten scheiden auch eine klebrige Substanz namens Honigtau aus, die Ameisen anlockt.
Weiße Fliegen können Ernten dezimieren. Die BMC-Studie schätzt, dass der Schädling allein in Afrika jährliche Verluste in Höhe von 2 Milliarden US-Dollar in der Maniokproduktion verursacht, was zu Ernährungsunsicherheit in Regionen führen kann, die auf diese Ernte angewiesen sind.
Die Forscher wollen eine Technologie zur genetischen Veränderung (GV) entwickeln, mit der Pflanzen so verändert werden können, dass sie Proteine produzieren, die gezielt die Eier der Weißen Fliege zerstören. Die Autoren weisen darauf hin, dass die gezielte Beeinträchtigung der Eientwicklungsfähigkeit eine „einzigartige Strategie“ für transgene Pflanzen ist, die sie von den meisten GV-Insektizidpflanzen unterscheidet, die auf erwachsene Insekten abzielen.
Fleetwood äußerte Bedenken hinsichtlich des Potenzials der Technologie, die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu schädigen.
„Wenn diese ‚[t]ransgenen Pflanzen‘ – gentechnisch verändert, um Gene anderer Arten einzuschließen – auf den Markt kommen, könnten sie reproduktionsstörende insektizide Verbindungen in die menschliche Nahrungskette einbringen“, schrieb Fleetwood.
Er fuhr fort:
„Tomaten, die mit Insektiziden behandelt wurden, um die Fortpflanzung zu stören, mögen wie ein Durchbruch klingen, werfen aber kritische Fragen zur Sicherheit, Transparenz und Ethik der Veränderung von Nahrungspflanzen auf, um das Leben in seinem reproduktiven Kern anzugreifen.
„Während sich diese Technologien weiterentwickeln, haben Verbraucher ein Recht zu wissen: Sind das die Risiken, die wir bereit sind, mit unserer Nahrung einzugehen?“
Das DARPA-Programm „Insect Allies“ finanziert „skalierbare, schnell einsetzbare und verallgemeinerbare Gegenmaßnahmen“ gegen natürliche und künstliche Bedrohungen der US-amerikanischen Lebensmittelversorgung. Das Programm zielt darauf ab, „gezielte Therapien“ für ausgewachsene Pflanzen innerhalb einer einzigen Vegetationsperiode bereitzustellen.
In diesem Fall stießen die Forscher jedoch bei ihren Experimenten auf große technische Probleme, wie der Molekulargenetiker Dr. Michael Antoniou dem Defender mitteilte. Das bedeutet, dass das Produkt noch weit von der Marktreife entfernt ist, sagte er.
Studie stößt auf „großes Hindernis“
Fleetwood fasste die drei Mechanismen zusammen, mit denen die gentechnisch veränderten Tomaten die Lebensfähigkeit der Eier der Weißen Fliege angriffen:
- Chitinase-Produktion: Die Tomaten werden so verändert, dass sie ein Enzym produzieren, das aus dem Farn Tectaria macrodonta gewonnen wird und Chitin abbaut, einen Hauptbestandteil der Eierschalen von Insekten. Dieses Enzym soll die sich entwickelnden Embryonen in den Eiern abtöten.
- Reproduktive Entführung: Mithilfe synthetischer Vitellogenin-Domänen (SynVg) ahmen die Proteine die natürlichen Reproduktionswege bei Weißen Fliegen nach und sorgen dafür, dass die Insektizide direkt in die Eier gelangen.
- Verbesserte Aufnahme: Proteintransduktionsdomänen (PTD) erleichtern den Transport dieser insektiziden Verbindungen vom Darm des Insekts zu seinem Fortpflanzungssystem.
Antoniou erklärte, dass die Forscher ein Transgen verwendeten, das ein leicht nachweisbares fluoreszierendes Protein, mCherry, kodiert, um die Funktionsweise dieser Mechanismen zu verfolgen. So konnten sie leicht überwachen, ob das Transgen exprimiert wurde.
Mit mCherry nahmen sie Pflanzenteile ins Visier – das Phloem und den Apoplasten, also den Raum um die Pflanzenzellen herum –, die von den Insekten gefressen werden.
Im Prinzip, so Antoniou, würde der Schädling jedes insektizide Protein aufnehmen, das in diesen Pflanzenteilen exprimiert wird. Als die Forscher jedoch Weiße Fliegen mit den mCherry-exprimierenden GV-Tomaten fütterten, konnten sie das fluoreszierende Protein nicht wie beabsichtigt in den Insekten, einschließlich ihrer Eier, nachweisen.
Die Autoren konnten zwar nicht erklären, warum das Transgen in den Fliegen, die die Tomaten gefressen hatten, fehlte, aber sie sagten, dass ein angeborener, Protein abbauender Abwehrmechanismus in den Eiern das Problem verursacht haben könnte, so Antoniou.
„Die Autoren räumen ein, dass dieser natürliche Abwehrmechanismus ein großes Hindernis für die Weiterentwicklung dieser Technologie darstellt.“
Er wies auch darauf hin, dass die Forscher, da sie anfangs Probleme hatten, das Transgen in den gentechnisch veränderten Tomaten nachzuweisen, auf Saugnäpfe zurückgreifen mussten – Pflanzen, die aus den Wurzeln der Wirtspflanze wachsen.
„Bei diesen Klonen von Ablegerpflanzen wurden Probleme mit der Transgenexpression und, noch auffälliger, schwere Missbildungen beobachtet“, so Antoniou. “Dies ist angesichts der bekannten Tendenz zur Transgenexpression und der hochmutagenen Natur des gesamten gentechnischen Transformationsprozesses, der zu schweren DNA-Schäden und Störungen der Genexpressionsmuster führen kann, nicht unerwartet.“
Wie würde sich die Technologie auf den Menschen auswirken?
Fleetwood warnte, dass die Einbettung der Schädlingsbekämpfung in Nahrungspflanzen eine „seismische Verschiebung in der Landwirtschaft“ darstelle. Befürworter argumentieren, dass sie den Einsatz chemischer Pestizide reduziert, aber Kritiker weisen auf Bedenken hinsichtlich der unbeabsichtigten Folgen solcher Technologien hin.
Er kritisierte die Studie dafür, dass sie „die Risiken einer Störung der Fortpflanzung bei Zielarten, der Schädigung von Nicht-Zielorganismen und der Exposition des Menschen gegenüber neuartigen Proteinen“ nicht berücksichtigt.
Obwohl die Forscher mit einer Ziertomatensorte experimentierten, wirft die Anwendung dieser Technologie auf Nahrungspflanzen für den menschlichen Verzehr gesundheitliche Bedenken auf, so Antoniou.
Er erklärte:
„Eine entscheidende fehlende Information ist, ob die Transgene in reifen Tomatenfrüchten exprimiert werden. Wenn dies der Fall ist, würde der Verbraucher insektizide Proteine mit unbekannten gesundheitlichen Folgen zu sich nehmen.
„Obwohl dies im Fall der Chitinase keine direkten reproduktiven Bedenken aufwerfen würde (da Menschen, einschließlich menschlicher Eizellen, kein Chitin enthalten), könnte es zu toxischen oder allergischen Reaktionen kommen.“
Claire Robinson, Redakteurin von GM Watch, sagte, dass die in der Studie verwendete GV-Technologie auf die Produktion von Chitinase, einem Enzym, das Chitin abbaut, abzielt und daher keine direkten Auswirkungen auf die menschliche Fruchtbarkeit hat. „Chitin kommt nur in Insekten/Insekteneiern und Pilzen vor, nicht aber in Säugetieren, einschließlich Menschen.“
Das bedeutet jedoch nicht, dass es für den Menschen harmlos ist, sagte sie. „Die Einnahme dieses gentechnisch veränderten Insektizids kann nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen haben, die nicht vorhersehbar sind. Es kann auch Nichtziel- und Nützlinge schädigen, deren Exoskelette und Eier Chitin enthalten.“
Robinson fügte hinzu:
„Nach dem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel zu urteilen, scheint diese Technologie jedoch nicht gut zu funktionieren, und Gates und DARPA müssen sich der Tatsache stellen, dass sie große Summen in ein Projekt pumpen müssen, das möglicherweise nie erfolgreich sein wird.
„Insekten können sich schnell an Technologien und Produkte anpassen, die sie töten sollen, und es ist wahrscheinlich, dass selbst wenn diese Technologie bis zu einem Punkt entwickelt wird, an dem sie zunächst zu funktionieren scheint, sie nur eine begrenzte Zeit lang wirksam sein könnte.“
