Biotechnologie und Gentechnik in der Landwirtschaft - Chancen und Risiken

Biotechnologie und Gentechnik

in der Landwirtschaft

Chancen und Risiken

Einleitung

Grundlagen

Biotechnologie und wie diese funktioniert

Gentechnik und wie diese funktioniert

Anwendung

Pflanzenzucht

Biotechnologie gegen Schädlingsbefall

Herbizid-tolerante Pflanzen

Tierzucht

Chancen und Risiken

Gentechnik

Möglichkeiten

Risiken

Gesetzesgrundlage

Freisetzung von genetisch veränderten Objekten (GVO)

Kennzeichnung genetisch veränderter Lebensmittel

Gesetze außerhalb Europas

Ausblick auf die Entwicklung der Biotechnologie

Fazit

Quellenverzeichnis

Buchquellen

Internetquellen

Anhang

1. Einleitung

Die Weltbevölkerung nimmt exponenziell zu, gleichzeitig wird die landwirtschaftlich nutzbare Fläche wegen Dürre, Überschwemmungen, Erosion oder Übernutzung weniger oder stagniert. Außerdem geht Ernte durch Insekten, Krankheiten und Unkräuter sowie durch Verluste beim Transport und bei der Lagerung verloren. Daher ist es wichtig eine Intensivierung und Ertragsteigerung in den Anbaumethoden zu erlangen sowie Ernte- und Nachernteverluste zu minimieren. Eine Hilfe bietet die schon seit Jahrzehnten angewandte Biotechnologie, und die heute damit verbundene Gentechnik. Sie werden außer in der Landwirtschaft auch noch in der Pharmazeutischen Industrie, der Lebensmitteltechnologie und im Umweltschutz angewandt (nach [1], S. 12 f).

Ziel von Biotechnologie und Gentechnik in der Landwirtschaft ist es mit wenig Input von Chemikalien und Energie einen hohen Nahrungsmittelgewinn zu erzielen und somit nachhaltiger zu produzieren.

2. Grundlagen

2.1 Biotechnologie und wie diese funktioniert

Biotechnologie nutzt natürliche Eigenschaften von Organismen technisch aus. Es werden beispielsweise Pflanzen miteinander gekreuzt, um gute Eigenschaften zu selektieren und schlechte zu unterbinden. Es handelt sich dabei um die integrierte Anwendung von Mikrobiologie, Biochemie und Verfahrenstechnik. Eine spezielle Methode ist die Gentechnik. Damit ist es zu bewerkstelligen gezielt Übertragungen genetischer Informationen (DNA) von einer Lebensform auf eine andere zu ermöglichen (vgl. [2], S. 5).

2.2 Gentechnik und wie diese funktioniert

"Gentechnologie beschreibt die Summe aller Methoden, die sich mit der Isolierung, Charakterisierung, Vermehrung und Neukombination von Genen auch über Artgrenzen hinweg beschäftigen." (vgl. [a]). Die Gentechnik bringt Lebewesen mit neuen Eigenschaften hervor, sie vermischt Erbgut unterschiedlicher Lebewesen.

Menschen, Tiere und Pflanzen sind aus Zellen aufgebaut. Diese Zellen enthalten die DNS, d. h. den chemischen Aufbau der Chromosomen, welche die Träger der Erbinformation im Zellkern sind. Ein Gen ist ein Erbfaktor, also ein Abschnitt im Chromosom (aus [3], S. 24). Dieser Genetische Code ist bei allen Lebewesen gleich und ermöglicht somit die Anwendung der Gentechnik.

Die DNS kann mittels spezieller Enzyme an der Stelle des gesuchten Gens zerschnitten werden. Nun ist es möglich die herausgeschnittenen Gene im Reagenzglas zu manipulieren und sie einem Empfänger einzupflanzen. Dies ist wegen der Gleichheit des genetischen Codes bei allen Lebewesen auch über die Grenzen der Artenschranken hinaus durchführbar.

Gentechnik in der Landwirtschaft wird auch unter dem Begriff Grüne Gentechnik verstanden.

3. Anwendung

3.1 Pflanzenzucht

Seit dem Beginn des Ackerbaus versucht der Mensch, verbesserte Nutzpflanzen für den Anbau zu züchten, mit dem Ziel unerwünschte Eigenschaften auszumerzen und gewünschte zu verstärken, z.B. Resistenz gegen Schädlinge oder Ertragsteigerung. Seit der Entdeckung der Mendel'schen Vererbungssgesetze vor etwa 100 Jahren kann von einer gezielten Pflanzenzüchtung gesprochen werden. Es gibt folgende Verfahren:

klassisch:

- Individualauslese:               Kräftigste und ertragreichste Pflanzen werden erst ausgewählt um deren Samen im nächsten Jahr auszusäen.

- Kombinationszüchtung:      Ausgewählte Pflanzen mit verschiedenen Merkmalen werden gezielt miteinander gekreuzt.

- Mutationszüchtung:            Pflanzen werden durch Beschießen des genetischen Materials mit Röntgen- oder Neutronenstrahlen oder mit Chemikalien verändert.

mit Hilfe der Gentechnik:

Mit Enzymen wird die DNA (engl. Desoxyribonucleinacid, dt. DNS, "S" für Säure) gezielt zerlegt und von der gewünschten Zelle aus zu einer Empfängerzelle transportiert. Wirtschaftliche Bedeutung gewinnt die Genübertragung erst in der Regeneration einer kompletten Pflanze. Das bedeutet, man kann komplett neue Pflanzen züchten, deren Eigenschaften genauestens ausgesucht werden können (nach [4], S. 26-29).

Die transgenen (genetisch veränderten) Pflanzen werden dann in herkömmliche Arten eingekreuzt.

3.1.1 Biotechnologie gegen Schädlingsbefall

Durch die Biotechnologie wurden neben der Resistenz von Pflanzen gegen Schädlingsbefall auch direkt natürliche Stoffe zur Schädlingsbekämpfung entdeckt.

Ein Beispiel hierzu ist der so genannte "Granulose-Virus", der gegen den weltweit verbreiteten Apfelwickler, welcher Kernobstarten wie Apfel, Birne, und Quitte befällt und selbst vor Aprikose und Walnuss nicht zurück schreckt, eingesetzt wird. Der Vorteil des natürlichen Virus ist, dass es, anders als bis dahin angewandte Insektizide, nur den Schädling selbst befällt und keine Nebenwirkungen wie Resistenz, Auftreten neuer Schädlinge, Umweltbelastung usw. aufweist (aus [5], S. 50-53).

3.1.2 Herbizid-tolerante Pflanzen

Herbizide (Unkrautbekämpfungsmittel) werden seit langem in der Landwirtschaft gegen Unkraut und Konkurrenten der Kulturpflanzen eingesetzt. Dafür eignen sich, da als Herbizide meist Chemikalien zur Anwendungen kommen, jedoch nur Kulturpflanzen die selbst gegen das Herbizid immun sind. Mit Hilfe der Biotechnologie lassen sich Pflanzen mit Herbizidtoleranz herstellen. Dies hat den Vorteil, dass der mehrmalige Einsatz von Herbizidgemischen innerhalb der Wachstumsperiode minimiert werden kann. Somit ergibt sich für den Anwender eine günstigere Kosten/Nutzen-Relation (nach [2], S. 78).

3.2 Tierzucht

Biotechnologie findet Anwendung in der Tierzucht, um die Fähigkeiten der Last- und Nutztiere zu steigern.

Beispiele dazu:

Künstliche Besamung, die neben der Eindämmung weit verbreiteter Deckseuchen beim Hausrind zu einer erheblichen Ertragsteigerung bei der Milch- und der Fleischproduktion führte.

Durch Hormongabe reifen mehrere Eier in den Ovarien einer Kuh, die dann befruchtet und nach einem Embryotransfer von anderen Kühen ausgetragen werden können. Auch lassen sich Embryonen bei tiefen Temperaturen aufbewahren, sodass sie später implantiert werden können. Die Implantationen sind mit 44% Erfolg zur Routine geworden. Der Embryotransfer ist heute eine gängige Methode für die Züchtung von Hochleistungstieren (aus [2], S. 70).

Das Embryosplitting (Zerlegung von Embryonen in Einzelzellen mit dem Ziel das Lebewesen zu klonen) wird erforscht, findet noch keine Anwendung und ist in unserer Gesellschaft äußerst umstritten.

4. Chancen und Risiken der Gentechnik

4.1 Gentechnik

4.1.1 Möglichkeiten

Es wurden oben schon Beispiele genannt, welche Möglichkeiten die Gentechnik bietet. Befürworter sehen in ihr die Lösung des Welthungers. Was durch Pestizide, Insektizide, Monokulturen und Herbizide nicht erreicht worden ist, soll nun die Gentechnik ermöglichen. Wenn man den Visionären Glauben schenkt, so ließen sich unvorstellbar viele Probleme mit Hilfe der Gentechnik lösen.

Eine Möglichkeit der Gentechnik bietet das Functional Food, eine Mischung aus Nahrung und Arzneimittel. Pflanzen werden beispielsweise dazu gebracht auch noch weitere wichtige Inhaltsstoffe neben den schon vorhandenen zu produzieren. Dazu ein Beispiel:

Der Schweizer Biologe Ingo Potrykus arbeitet zusammen mit seiner Forschungsgruppe in einem von der ETH- Zürich eingerichteten, handgranatensicheren Gewächshaus mit zehn Zentimeter dickem Panzerglas, da die Opposition der Gentechnik in der Schweiz enorm hoch ist. Potrykus und sein Team entwickelten den "Goldenen Reis", eine Reissorte, die das Provitamin A in sich trägt. Gerade an diesem Vitamin mangelt es in der Bevölkerung der asiatischen Gebiete. Somit erblinden Menschen oder bekommen andere Ausfallerscheinungen an denen einige Menschen auch sterben. Nach Potrykus wäre es möglich auch andere Stoffe gentechnisch in den Reis einzubringen und eine optimierte Aufrüstung von Nahrungsmitteln zu gewährleisten. Einkreuzungen der neuen Reisart werden derzeit auf den Philippinen, in Vietnam und Indien vorgenommen. Der Reis soll nach Potrykus kostenlos für Bauern mit geringem Einkommen sein. Die Situation in Europa und USA kümmert ihn wenig, sein Interesse liegt darin, den Armeren dieser Welt zu helfen (nach Interview aus [6], S.116-122).

Ein weiterer Vorteil der Gentechnik gegenüber althergebrachten Verfahren in der Pflanzenzucht ist die Zeitdauer, in der neu gezüchtete Pflanzen zum Einsatz kommen können. Mit klassischen Methoden dauert dies 15-20 Jahre, transgene Pflanzen nach modernen Zellkulturtechniken entwickelt, benötigen bis zur vollständigen Entwicklung nur die Hälfte der Zeit (nach [5], S. 55).

4.1.2 Risiken

So einfach sich die Anwendung der Gentechnologie anhört ist es jedoch nicht.

Bis transgene Pflanzen konventionell genutzt werden können sind viele Versuchsreihen nötig. Es wird zwar viel in die Gentechnik investiert, weil man sich ebenso viel von ihr verspricht aber die großen Durchbrüche sind noch nicht erreicht worden. Das geklonte Schaf Dolly z.B. hatte nach einiger Zeit Ausfallerscheinungen, die bei gesunden Schafen zur Seltenheit gehören. Es sind nach Langzeittests schon Mutierungen an transgenen Lebewesen, oder welchen die sich von transgenen Produkten ernährten, festgestellt worden, die erschrecken. So wurden Ratten auf längere Zeit mit transgenen Pflanzen gefüttert und innere Organe der Ratten mutierten ungewollt.

In einem Fall lässt sich feststellen, dass Nützlinge, die neben den Schädlingen von den gleichen genmanipulierten Pflanzen fraßen, ebenfalls abstarben, obwohl ein Schutz nur gegen die Schädlinge erreicht werden sollte. Ein anderer Nachteil der Gentechnologie wäre somit die Einschränkung der Artenvielfalt. Gäbe es statt vielen unterschiedlichen Reissorten nur eine Supersorte, käme es höchstwahrscheinlich zum Aussterben einiger Lebewesen, da deren Lebensraum fehlt. Als weitere Konsequenz ergibt sich aus diesen Monokulturen, dass sie optimale Bedingungen für die Verbreitung von Schädlingen und Krankheiten jeder Art darstellen.

Kritiker befürchten eine Störung des ökologischen Gleichgewichts, da nicht vorhersagbar ist, wie mit Hilfe der Gentechnik veränderte Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen sich langfristig in der Umwelt verhalten. (aus [3], S. 24).

Einige Skeptiker sehen auch keinen Vorteil in transgenen Anbauprodukten. So heißt es, dass für herbizidresistente gezüchtete Pflanzen wie Gen-Soja, -Mais und -Baumwolle teilweise elf Prozent mehr Unkrautbekämpfungsmittel eingesetzt werden müssten, als bei konventionellen Produkten. Auch soll der Ertrag der Genpflanzen um fünf bis zehn Prozent geringer sein. Dies soll eine von 1999 unveröffentlichte Studie des US-Landwirtschaftsministeriums belegen (vgl. [7], S.23).

Chancen und Risiken der Gentechnik lassen sich danach wie folgt zusammenfassen:

4.1.3 Rechtsgrundlagen

Die Europäische Union (EU) ist für den Bereich Gentechnik/Biotechnik eine wichtige Instanz, es wurden auf dieser Rechtsebene 1990 zwei Richtlinien verabschiedet. Die sogenannte "Systemrichtlinie", die den Umgang mit gentechnisch veränderten Organismen in geschlossenen Anlagen regelt und die "Freisetzungsrichtlinie", die Bestimmungen zu experimentellen Freisetzungen und dem Inverkehrbringen von transgenen Organismen enthält. In Deutschland wurde dazu das "Gentechnikgesetz" erlassen.

4.1.3.1 Freisetzung von genetisch veränderten Objekten (GVO)

Nach der "Freisetzungsrichtlinie müssen in Europa GVO, ob zu Versuchszwecken oder zum direkten Anbau erst genehmigt werden, Saatgut wird ebenfalls so behandelt. Eine Freisetzung muss beantragt und der Öffentlichkeit mitgeteilt werden, auch werden Langzeitstudien für die GVO festgelegt. Außerdem gibt es strenge Vorschriften für die Anpflanzung der GVO, es soll ausgeschlossen werden, dass sie in das bestehende Ökosystem gelangen ( vgl. [b]).

4.1.3.2 Kennzeichnung genetisch veränderter Lebensmittel

Lebensmittel, welche mit Hilfe GVO entstanden sind, müssen in Europa nach der "Novel-Food Verordnung" gekennzeichnet werden. Auch andere Gesetze verpflichten zur Kennzeichnung. Eine Ausnahme bilden bis jetzt noch einige GVO-Futtermittel und vor allem auch Lebensmittel welche mit Hilfe solcher Futtermittel, aber auch mit Hilfe von GVO-Enzymen hergestellt werden.

4.1.3.3 Gesetze außerhalb Europas

Auf anderen Kontinenten gibt es weniger strenge Auflagen. An der Spitze der Freisetzung von GVO stehen, wie sollte es anders sein, die USA. Dort gibt es weniger Gegner der Gentechnologie als hier zu Lande. Den Bedenken entgegen wird mit positiver Erfahrung argumentiert. Seit 1996 wurden allein in den USA, Argentinien und Kanada 99 Prozent aller weltweit kultivierten transgenen Pflanzen angebaut (aus [7], S.23).

4.2. Ausblick auf die Entwicklung der Biotechnologie

Die Zukunft der Biotechnik ist gesichert und die Entwicklung auf diesem Sektor wird sich noch enorm steigern. Dies kommt durch die Möglichkeiten, welche durch die Gentechnik geboten werden. Sie treibt die Forschung voran und wird finanziell zur Zeit enorm unterstützt. Gerade das extreme Bevölkerungswachstum auf der ganzen Welt, und der pro Kopf Verbrauch, welcher von immer geringerer Fläche aus bewerkstelligt werden muss, ist dafür ursächlich. Die Intensivierung in der Landwirtschaft scheint die einzige Möglichkeit zu sein, die ausreichende Versorgung der Menschen mit Nahrungsmitteln zu ermöglichen.

Es gibt zwar viele Kritiker und Gegner der Gentechnik, diese beschränken sich aber größtenteils auf Europa. Die Gentechnik wird der wichtigste Bestandteil der Biotechnologie werden. In Europa werden Genpflanzen bisher noch nicht kommerziell genutzt und dienen anders als in den USA nur zu experimentellen Zwecken.

Der Handel mit gentechnisch verändertem Saatgut nahm 2000 etwa zehn Prozent des weltweiten Saatguthandels ein, mehr als fünf Milliarden DM wurden umgesetzt (aus BUND, S. 24).

5. Fazit

Nach den bisherigen Ausführungen stellt sich mir die Frage, ob die Biotechnologie/Gentechnik einen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft leisten und bestehende Probleme lösen helfen kann.

Die Anwendung der Biotechnologie/Gentechnik ermöglicht Verbesserungen in der Landwirtschaft, auf gleicher Fläche ertragreicher zu produzieren und hat damit große Bedeutung für die Gewährleistung der Nahrungsmittelversorgung von uns Menschen. Die seit Jahrhunderten praktizierte Intensivierung in der Landwirtschaft wird also umso wichtiger, wenn man die rasante Entwicklung der Weltbevölkerung betrachtet. Es bestehen aber auch enorme Risiken bei der Anwendung von Biotechnologie/Gentechnik, weshalb es wichtig ist, diese gegeneinander abzuwägen und an die Verantwortung der Anwender zu appellieren. Besonders wichtig ist es m. E. auch, dass wir als Verbraucher jederzeit die Möglichkeit haben zu wählen, ob wir ein transgenes Produkt kaufen oder nicht, was eine eindeutige Kennzeichnung der Lebensmittel erfordert.

Es ist aus meiner Sicht fraglich, ob die weltweite Hungersnot alleine mit Hilfe von Biotechnologie/Gentechnik gemildert werden kann. Es mag zwar sein, dass der "Goldene Reis" hilfreich für die Asiatische Bevölkerung ist, aber in unserer Welt geht es um Geld, weshalb ein armer Bauer sicher nicht in der Lage sein wird, hoch entwickelte Produkte zu erwerben.

Meiner Meinung ist das Hungerproblem ein wirtschaftliches, politisches und vor allem ein gesellschaftliches Problem. Die Anwendung der modernsten Techniken wird sehr wahrscheinlich auf die reicheren Schichten beschränkt sein.

6. Quellenverzeichnis

6.1 Buchquellen

Thurau, Martin: "Gute Argumente: Gentechnologie?", Beck'sche Reihe, München 1990

Fond der Chemischen Industrie: "Biotechnologie/Gentechnik", Textheft 20, Frankfurt am Main 1996

IMA (Information.Medien.Agrar e.V.): "Landwirtschaft", eine Zusammenstellung von Aufsätzen und Beiträgen, Bonn, Juni 2000

Altner, Günter: "Gentechnik und Landwirtschaft", Folgen für Umwelt und Lebensmittelerzeugung, C.F. Müller, Karlsruhe1988

Dr. Dieter Thierbach: "Was bringt uns die Biotechnologie?, hrsg. von Bundesministerium für Bildung, Bonn, September 1995

GEO 04/ April 2002

BUND (Bund für Umwelt und Naturschutz) 3/2001

weitere:

- Bundesministerium für Forschung und Technologie: "Biotechnologie 2000", Bonn,

September 1990

ZIRP (Zukunftsinitiative Rheinland Pfalz): "Gesunde Ernährung durch Biotechnologie?", Chancen und Risiken für Umwelt und Verbraucher, Frankenthal, 17. Januar 1997

- Praxis Geographie: "Landwirtschaft, Alternativen mit Zukunft?", 03/ März 1998

- Unterrichten mit Geographie aktuell, Aulis Verlag und Deubner & Co KG, Köln,

November 2000, 16. Jahrgang 6/2000

6.2 Internetquellen

[a]  www.zum.de/Gentechnik

[b]  http://www.transgen.de/Recht

weitere:

www.biotechnologie.net

- www.bioweb.ch

- www.tu-harburg.de/bt1

www.gruene-biotechnologie.de

7. Anhang