Lade Inhalt...

Sollte es erlaubt sein, dass wir dem Menschen nicht nah verwandte Tiere zu unserem Gebrauch/Vorteil gentechnisch optimieren?

Wissenschaftlicher Aufsatz 2019 11 Seiten

Biologie - Genetik / Gentechnologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Grundlagen
2.1 Nutztiere
2.2 Gentechnische Methoden zur Modifikation des tierischen Genoms

3. Hauptteil – Möglichkeiten und Risiken des Genome Editings an tierischen Organismen
3.1 Verbesserung der Leistung und des Klimas
3.2 Verbesserung der Haltungsbedingungen
3.3 Krankheiten und Seuchen
3.4 Anpassung an menschliche Bedürfnisse
3.4 Einsatz von Gentechnik-Insekten
3.5 Grundsätzliche Risiken der gentechnischen Veränderungen für Tiere, Umwelt und den Menschen

4. Zusammenfassung und Fazit

5. Quellen
5.1 Bücher
5.2 Artikel

1. Einleitung

In Zeiten von wachsender Weltbevölkerung, Massentierhaltung und Klimawandel steht die Menschheit ständig vor der Problematik des wachsenden Optimierungszwangs, um auf begrenztem Raum weiterhin Wachstum ermöglichen zu können.

Seit Anbeginn der Menschheit nutzt der Mensch Tiere für das eigene Überleben, wobei die Tiere immer weiter an die Bedürfnisse der Menschen angepasst werden und immer höhere Leistung bringen sollen. Insofern liegt es nahe, dass in Zeiten, in denen die gentechnische Forschung den Kinderschuhen entwachsen und durch Methoden wie CRISPR/Cas9 der Eingriff in das Genom kein reiner Zufall mehr ist, diese Methoden auch auf Tiere anzuwenden, um sie weiter für unsere Zwecke zu optimieren. In anderen Bereichen wie der Pflanzenzucht, sind genetisch modifizierte Arten schon lange keine Zukunftsmusik mehr.

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, ob ein solcher Eingriff vertretbar oder sinnvoll ist oder sogar gefordert werden sollte. Dabei werden unterschiedliche Aspekte betrachtet. Zunächst wird der Begriff „Nutztiere“ definiert und es soll angerissen werden, inwiefern die Nutzung von Tieren im Allgemeinen gerechtfertigt ist. Im Anschluss wird der Fortschritt auf dem Gebiert der Gentechnik untersucht und Methoden vorgestellt, mit denen ein Eingriff in das Genom von Tieren möglich ist. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der sogenannten „Genschere“ CRISPR-CAS 9.

Im Hauptteil werden die Vorteile, die ein Eingriff in das Genom sowohl für den Menschen, als auch für die Tiere und die Umwelt insgesamt mitbringen könnte, gegen die möglichen Risiken aufgewogen. Im Fazit soll eine Empfehlung zum Umgang mit gentechnischen Eingriffen bei Nutztieren ausgesprochen werden.

2. Grundlagen

2.1 Nutztiere

Bei der Definition des Begriffs „Nutztier“ wird zunächst einmal abgegrenzt zwischen Haustieren und Wildtieren. Dabei gelten alle Tiere als Haustiere, „die sich in der Obhut des Menschen über einen mehr oder weniger langen Zeitraum gegenüber der Wildform verändert haben“ (Sambraus,1991). Als landwirtschaftliche Nutztiere werden davon jene Tiere abgegrenzt, „deren Produkte oder Arbeitskraft dem Menschen dienen“ (Sambraus,1991). Die wissenschaftliche Definition bezieht sich dabei nur auf Tiere, „die als gezähmte Tiere dem Menschen zwar regelmäßig Nutzen bringen, deren Fortpflanzungsverhältnisse vom Menschen jedoch kaum beeinflusst werden“(Benecke, 1994). Zu diesen Tieren gehört beispielsweise der Arbeitselefant, der in jungen Jahren aus einer Wildpopulation gefangen und domestiziert wird. Alle Tierarten, die umgangssprachlich als Nutztier bezeichnet werden, wie Kuh, Schaf oder Huhn gehören somit zu den Haustieren, da der Mensch durch Züchtung die Fortpflanzung reguliert und bestimmt. Entsprechend dem allgemeinen Sprachgebrauch wird im weiteren Verlauf dieser Arbeit der Begriff „Nutztier“ dennoch für domestizierte, dem Menschen Vorteile verschaffende Haustiere verwendet. Dabei dient ein Großteil dieser Nutztiere dem Zweck der menschlichen Ernährung in Form von Fleisch. Heute ist Fleisch in der westlichen Gesellschaft schon beinahe ein Grundnahrungsmittel geworden. Dazu kommt die Nutzung tierischer Produkte wie Milch oder Eier. Weitere Tierbestandteile erreichen jeden Bereich des menschlichen Lebens. Die Haut wird zu Leder und dann zu Kleidung verarbeitet, aus Haaren werden Bürsten und Pinsel hergestellt, Saiten für Musikinstrumente, um nur einige wenige Verwendungen zu nennen (Benecke, 1994).

Menschen haben im Laufe der Evolution schon immer mit Tieren interagiert. Dabei entdeckten sie diese als Nahrungsquelle und domestizierten schlussendlich einige Arten. Um den wachsenden Bedarf zu decken, kam es mit der Zeit zu durchgreifenden Veränderungen in der Haltung. Heute ermöglichen hochtechnisierte Haltungssysteme eine Haltung sehr vieler Tiere auf engem Raum. Dabei entsteht das Problem, dass Tiere nur noch als Produktionsmittel betrachtet werden und ihre Bedürfnisse vernachlässigt werden.

2.2 Gentechnische Methoden zur Modifikation des tierischen Genoms

Grundsätzlich gilt bei Tieren, dass diese, im Unterschied zu Pflanzen, nicht zu vegetativer Fortpflanzung in der Lage sind. Dauerhafte Veränderung bedarf deshalb einer Modifikation der Keimzellen mittels Gentransfer, um an die nächste Generation weitergegeben werden zu können. Dafür ist das Einbringen des Genoms in die Zielzelle einfacher, da bei tierischen Zellen keine Zellwand überwunden werden muss. (Graw, 2015)

Die moderne Genetik verfügt über verschiedene Methoden, um in das Genom von Organismen einzugreifen und auf diese Weise sogenannte GMOs (Genetically Modified Organisms) zu schaffen. Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwei Methoden: „das Einbringen eines zusätzlichen Gens durch zufällige Integration [...] und das gezielte Verändern oder Ausschalten eines Gens durch homologe Rekombination“(Graw, 2015). Letzteres wird als „Genome editing“ bezeichnet. Entsprechende Methoden existieren seit den Anfängen der Gentechnik in den 1970er Jahren. Die anfänglich sehr ungenauen Restriktionsendonukleasen wurden stetig weiterentwickelt, um auch hochkomplexe, tierische Genome an einer einzigen, spezifischen Stelle zu schneiden.

Grundsätzliche schneiden diese Enzyme das Genom an einer bestimmten Stelle, woraufhin der zelleigene Reparaturkomplex den Schnitt repariert und dabei gelegentlich „genetisches Material einbaut, das zuvor in den Zellkern eingeschleust wurde“(Cathomen und Puchta, 2018).

In Organismen wurde dies zuerst möglich durch künstlich hergestellte sogenannte Zink-Finger- Nukleasen, deren Herstellung und Verwendung jedoch sehr kompliziert und zeitaufwendig war. Verbessert wurde die Anwendung durch die Entdeckung von TALENs (transcription activator-like effector nucleases), die aus Pflanzenbakterien stammen. Revolutioniert wurden die Möglichkeiten der genetischen Modifikation mit der Entdeckung der bakteriellen Immunkomponente CRISPR/Cas9 als Genschere. (Petersen, Niemann, 2015) Durch Verwendung einer Leit-RNA kann sich Cas9 direkt mit der DNA der Zielsequenz paaren und so die Zielsequenz erkennen und schneiden. Im Unterschied zu den vorherigen Systemen ist nicht für jede Sequenz ein eigenes Enzym notwendig. Die Verwendung mehrerer Leit-DNAs ermöglicht das Schneiden an mehreren Stellen im Genom gleichzeitig. (Cathomen und Puchta, 2018)

Zur Herstellung eines gentechnisch veränderten Organismus wird zunächst ein spezifischer CRISPR/Cas9-Komplex mit entsprechender Leit-RNA hergestellt. Dieser wird in tierische Zellen eingeschleust. Die Zellen werden im Anschluss darauf untersucht, wie erfolgreich die DNA verändert wurde. Zur Herstellung genetisch abgewandelter Embryonen wird der CRISPR/Cas9-Komplex in einen der beiden Vorkerne einer befruchteten Eizelle eingeschleust, damit die dort erzeugten Mutationen im gesamten Embryo auftreten. Diese Embryonen werden Leihmüttern eingepflanzt und zur Welt gebracht. Mit Hilfe von Gewebeproben wird zum Schluss überprüft, ob das Jungtier tatsächlich die beabsichtigte Genmutation trägt. (Cathomen und Puchta, 2018)

Potentielle Anwendungen des Genome Editing ist die Korrektur von Krankheiten und Fehlbildungen. Züchter können auf diese Weise gezielt unerwünschte Gene ausschalten oder die Expression von gewünschten Genen verstärken. (Van Eenennaam, 2017)

Gleichzeitig mit den immer besser werdenden Methoden, wächst jedoch auch das Wissen um die Komplexität des Genoms. Es wird immer deutlicher, dass die Annahme, dass einzelne Gene für einzelne Merkmale oder Eigenschaften codieren, falsch ist. Stattdessen werden komplexe Eigenschaften von einer Vielzahl von Genen codiert und beeinflusst. Insofern ist es unwahrscheinlich, dass bei einer genetischen Veränderung alle Auswirkungen und Folgen berücksichtigt werden können. Zusätzlich kommt dem Bereich der Epigenetik eine immer größere Bedeutung zu. Die Epigenetik beschäftigt sich mit Faktoren, die die Expression von Genen beeinflussen, ohne die DNA-Struktur zu verändern. Diese Faktoren werden zum Teil vererbt, werden aber auch im Laufe des Lebens durch Umweltfaktoren beeinflusst und abgeändert. Auch gentechnische Eingriffe führen zu einer Veränderung epigenetischer Strukturen wie Myelinisierung und Acetylierung. (Graw, 2015)

3. Hauptteil – Möglichkeiten und Risiken des Genome Editings an tierischen Organismen

3.1 Verbesserung der Leistung und des Klimas

Seit der Mensch begann, Tiere zu domestizieren, wurde auch versucht durch Züchtung besonders wünschenswerte Eigenschaften der Tiere zu verstärken und auf diese Weise Ertragssteigerungen zu erzielen. Mit der Zeit verbesserten sich Werkzeuge und Methoden, um Verbesserungen zu erzielen, sodass die Veränderungsrate deutlich erhöht werden konnte.

Inzwischen könnte durch gezielten Eingriff in das Genom an dieser Stelle noch schneller Veränderungen herbeigeführt werden, um auf diese Weise beispielsweise die Milchleistung von Kühen zu erhöhen. Auch der bisher einzige für die Lebensmittelproduktion zugelassene GMO befindet sich in diesem Bereich. 2015 wurde in Amerika gentechnisch veränderter Lachs zur Vermarktung zugelassen. Dieser Fisch weist ein deutlich schnelleres Wachstum auf, da er Gene für zusätzliche Wachstumshormone besitzt. Auf diese Weise erreicht er deutlich schneller die für den Verkauf nötige Größe als seine natürlichen Verwandten.(U.S. Food and Drug Administration Center for Veterinary Medicine, 2012) Andere Forschungsteams arbeiten an einer Erhöhung der Muskelmassse bei Rindern und Schweinen durch Ausschalten eines natürlichen Kontrollgens. (Then, 2016)

Solche Züchtungen haben einen signifikanten Einfluss auf die ökologischen Auswirkungen von Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion. Man geht davon aus, dass die durch Züchtung verstärkten gewünschten Eigenschaften von Nutztieren wie Milchleistung, Fleischproduktion, Legeleistung pro Jahr eine Reduktion der Treibhausgasemission von 1% pro Tonne produzierte Lebensmitteleinheit ermöglicht hat. Dabei hat sich die Emission pro Tier zwar erhöht, diese konnte jedoch durch eine deutlich reduzierte Zahl an zu haltenden Tieren ausgeglichen werden. Beispielsweise wären ohne verbesserte Leistung durch Züchtung 30 Millionen Milchkühe notwendig um den Bedarf von Großbritannien zu decken. Dieser Bedarf konnte 2014 durch 9 Millionen Kühe gedeckt werden. (Van Eenennaam, 2017)

Infolgedessen ist landwirtschaftliche Nachhaltigkeit wohl einer der stärksten Treiber für genetische Verbesserung. Eine weitere und schnellere Verbesserung der Leistung, die durch Genome Editing möglich wären, könnte helfen, die Auswirkungen der Nutztierhaltung auf das Klima zu reduzieren. Dabei ist der besondere Vorteil des Genome editing, dass natürlicherweise mehrere erwünschte Eigenschaften nicht in einem Individuum auftreten. Gentechnische Veränderungen bieten die Möglichkeit die Frequenz von erwünschten Genen in einem Individuum sehr schnell zu erhöhen, ohne die Einkreuzung anderer, unerwünschter Gene. (Van Eenennaam, 2017)

Demgegenüber steht jedoch der ständig steigende Bedarf an tierischen Produkten. Eine erhöhte Leistung und reduzierte Emission pro Tier würde wohl bestenfalls noch größere Schädigungen des Klimas verhindern, jedoch keine Verbesserung bringen. Dies könnte in dem Bereich nur durch eine grundsätzliche Reduktion des Konsums und damit der Anzahl gehaltener Individuen bewirkt werden.

3.2 Verbesserung der Haltungsbedingungen

In der heute vorherrschenden Massentierhaltung stehen die Tiere auf Grund der beengten Platzverhältnisse unter großem Stress, was häufig zu aggressivem Verhalten und dadurch zu Verletzungen führt. Diese können durch genetische Veränderungen vermindert werden. So ist es möglich, bei Rindern das Wachstum von Hörnern genetisch zu eliminieren, welche bisher in der Regel in schmerzhaften Prozeduren abgesägt oder ausgebrannt werden. In einem anderen Beispiel ist es bei Hühnern möglich, die Veranlagung zum Federpicken zu reduzieren. Auch wenn diese Eingriffe als Verbesserung des Tierwohls propagiert werden, so sind sie doch eher eine Möglichkeit, ohne finanzielle Einbußen durch Verletzung noch mehr Tiere auf zu engem Raum zu halten. (Then, 2016)

[...]

Details

Seiten
11
Jahr
2019
ISBN (eBook)
9783346054937
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v505440
Institution / Hochschule
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Schlagworte
sollte menschen tiere gebrauch/vorteil

Teilen

Zurück

Titel: Sollte es erlaubt sein, dass wir dem Menschen nicht nah verwandte Tiere zu unserem Gebrauch/Vorteil gentechnisch optimieren?