Synthetische Biologie Am Reißbrett des Lebens

Die moderne Biologie beschränkt sich schon lange nicht mehr darauf, die Natur zu beschreiben - manche Wissenschaftler haben inzwischen schon das Ziel, selbst Organismen mit neuen Eigenschaften herzustellen. Doch wer in die Abläufe des Lebens eingreift, muss die Grenzen seines Tuns sorgfältig abwägen.

Von Jörg Hacker

Jörg Hacker ist Mikrobiologe sowie Präsident der deutschen Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina.

Was ist Leben? Viele Nicht-Naturwissenschaftler wird verwundern, dass es Biologen äußerst schwerfällt, auf diese Frage eine allgemein akzeptierte Definition des Lebens vorzulegen. Der Titel einer kleinen Schrift, die der Quantenphysiker Erwin Schrödinger im Jahre 1944 veröffentlicht hat und die seither viele Naturwissenschaftler dazu veranlasste, sich mit Grundlagenfragen der Biologie auseinanderzusetzen, bringt das mehr denn je aktuelle Problem auf den Punkt: What Is Life?

Was also haben Bakterien, Pflanzen und Wirbeltiere gemeinsam? Ein wenig formaler ausgedrückt: Welche notwendigen Bedingungen muss ein Objekt erfüllen, damit es als Lebewesen klassifiziert werden kann? Hierzu sind vor allem drei Kriterien zu nennen: Erstens muss das Objekt sich vermehren können. Zweitens muss es einen eigenständigen Stoffwechsel besitzen. Und drittens muss es evolutionäres Potenzial aufweisen.

Während den ersten beiden Kriterien - Reproduktionsfähigkeit und autonomer Metabolismus - sicherlich alle Naturwissenschaftler zustimmen können, ist dies beim evolutionären Potenzial schon anders. Nanowissenschaftler, die sich im Labor mit Synthetischer Biologie befassen, würden das evolutionäre Potenzial vielleicht als ein Kriterium für Leben bezeichnen, das weniger fundamental ist als die beiden anderen Kennzeichen. Schließlich ist es Teil ihrer Arbeit, biologische Strukturen zu erschaffen, die keinen Evolutionsprozess durchlaufen haben.

Aber selbst Vermehrungsfähigkeit und selbständiger Stoffwechsel haben als fundamentale Kennzeichen von Lebewesen ihre Tücken. Sie zeigen sich, wenn wir den Übergang zwischen unbelebter und belebter Natur in den Blick nehmen. Hier stellt sich insbesondere die Frage: Zählen Viren zu den Lebewesen? Viren sind biologische Entitäten, die sich vermehren können - das weiß jeder, der schon einmal eine Grippe hatte - und die ein evolutionäres Potenzial besitzen - ansonsten müssten wir nicht kontinuierlich nach neuen Impfstoffen suchen.

Aber Viren besitzen keinen eigenständigen Stoffwechsel; außerhalb von Wirtszellen können sie nicht leben. Sind Viren also gleichsam zwischen Leben und Nicht-Leben hin und her pendelnde Objekte - nicht lebendig außerhalb einer Wirtszelle, aber lebendig in ihr?

Die Frage nach dem Status von Viren könnte wie ein Anlass für einen rein akademischen Disput um begriffliche Feinheiten erscheinen. Aber an der Grenze zwischen Unbelebtem und Belebtem stellen sich der heutigen Forschung Probleme, bei denen konzeptionelle und experimentelle Fragen Hand in Hand gehen. Dies ist insbesondere in der neuen Forschungsrichtung der Synthetischen Biologie der Fall.

Im Jahre 2008 gelang es Wissenschaftlern um den US-Biochemiker Craig Venter erstmals, das komplette Genom eines Bakteriums synthetisch herzustellen. Nur zwei Jahre später machte das Forscherteam um Venter und den Nobelpreisträger Hamilton Smith erneut Schlagzeilen mit der Erschaffung einer "synthetischen Zelle" - eines Bakteriums, dessen natürliches Erbgut vollständig durch ein künstliches Genom ersetzt wurde.