Noch vor etwas mehr als einem Jahrzehnt haben sich nur ein paar wenige Biologinnen und Biologen mit den Möglichkeiten der Crispr-Cas9-Genschere auseinandergesetzt. Mittlerweile ist es das Thema, zu dem die zweitmeisten wissenschaftlichen Publikationen im Bereich der Biologie veröffentlicht werden – geschlagen nur von einer gewissen Lungenkrankheit, die sich dieser Tage auf der Welt ausbreitet. Seit ein paar Monaten bereits drängen Wissenschafter aus aller Welt darauf, vor dem Hintergrund ebenjener Pandemie nicht auch auf die drohende Klimakatastrophe zu vergessen.

Könnte dabei ausgerechnet die Genschere einen entscheidenden Impuls zur Klimarettung liefern? Der renommierte US-Thinktank Information Technology & Innovation Foundation (ITIF) glaubt daran, dass es so sein wird – nicht heute, aber im Laufe der nächsten 50 Jahre. ITIF fordert die Regierungen dieser Welt in seinem aktuellen Bericht dazu auf, die Investitionen in Forschung und Entwicklung massiv zu erhöhen. Es handle sich bei Crispr um ein "mächtiges, bislang unterschätztes Instrument" zur Milderung der Folgen des rasanten Klimawandels.

Große Werkzeugkiste

Ebenso sollten jene wissenschaftlich nicht begründeten regulatorischen Barrieren abgebaut werden, die Innovation einbremsen oder sogar hindern, so die Forderung in klassisch US-amerikanischer libertärer Manier. Der angesehene Physiker Freeman Dyson, der gerne mit skurrilen, futuristischen Ideen auffällt, sagte schon 2008, dass sich die Regeln des Klimawandels radikal ändern dürften, sobald die Menschheit in der Biotechnologie die entsprechenden Fortschritte gemacht habe. "Sobald wir kontrollieren können, was Pflanzen mit Kohlendioxid machen, liegt das Schicksal von Kohlendioxid in der Atmosphäre in unseren Händen", sagt Dyson.

Nun sind wir davon noch einige Jahrzehnte entfernt, und es scheint unsicher, ob wir die Natur jemals so kontrollieren können und sollen. Klar ist aber: Der Mensch greift durch Züchtungen seit Jahrhunderten in die Evolution ein. Nur hat sich die Werkzeugkiste in letzter Zeit dramatisch vergrößert und verbessert.

Ein Allheilmittel ist Crispr freilich nicht. ITIF glaubt, durch einen bunten Mix an Anwendungsmöglichkeiten zur dramatischen CO2-Reduktion in der Atmosphäre beitragen zu können. Ein Auszug der vielversprechendsten Ideen:

Langlebiges, besseres Gemüse

Menschen sind furchtbar penibel, wenn es um die äußerliche Unversehrtheit ihres Essens geht. Das mag evolutionär durchaus sinnvoll sein, stand faules Obst doch eher für Gefahren. Trotzdem landet jährlich knapp ein Drittel aller Lebensmittel unverbraucht im Müll – viele, weil sie runzlig oder hässlich wurden, aber gut genießbar wären. Das Produzierte sollte also effizienter heranwachsen und möglichst schön ausschauen, um nicht auf der Müllhalde zu landen. Crispr könnte Pflanzen resistenter gegenüber Schädlingen machen, Gemüse weniger schnell faulen lassen und vergrößern. Genmodifikationen haben bisher dazu geführt, dass durchschnittlich 37 Prozent weniger Pestizide eingesetzt, Ernten um 22 Prozent ertragreicher wurden und die Profite der Landwirtschaft um 68 Prozent anstiegen. Äpfel, die auch Stunden nach dem Anschnitt nicht braun werden, sind bereits am Markt.

Ein Drittel der produzierten Lebensmittel wird jährlich weggeworfen. Würden sie länger halten, könnten sie länger verkauft werden.
Foto: Reuters / Ben Nelms

Unkraut bekämpfen

Die Forscher sind überzeugt, dass durch die Genschere Pflanzen so manipuliert werden können, dass sie resistenter gegen Unkrautvernichter werden. Wenn die Hälfte der europäischen Bauern auf diese Weise die Pflanzen schützte, fiele der menschgemachte CO2-Ausstoß laut Studien jährlich um satte 0,4 Prozent. Allerdings könnte dies schwere Folgen für die Biodiversität der Ackerflächen haben.

Geflutete Reisfelder können die Umwelt belasten.
Foto: APA/AFP/ANTHONY WALLACE

Geschlossene Aquakulturen

Der menschliche Hunger nach Fisch belastet die Umwelt. Geschlossene Aquakulturen in der Nähe von Städten würden aber weit weniger CO2 produzieren. Die Genschere erlaubt zudem Lachs, Barsch und Wels in der Hälfte der Zeit und mit 20 Prozent weniger Nahrung zur Verzehrreife zu züchten.

Methan reduzieren

Der Einfluss von Mastrindern und Milchkühen auf das Klima ist enorm. Wir essen viel zu viel Fleisch und verschlingen zu viele Milchprodukte. Solange Menschen beides noch konsumieren, könnte man den Methanausstoß aber mit algenbasierter Nahrung um fast 70 Prozent reduzieren. Andere Überlegungen sind ausgestoßenes Methan per Maske abzufangen und in weniger schädliches CO2 umzuwandeln, es als Treibstoff zu nutzen oder per Genschere Methan-produzierende Bakterien durch Ausschaltung der entsprechenden Mikroben überhaupt zu reduzieren. Auch beim Reisanbau entsteht durch Fluten der Felder viel Methan. Genmanipulierte Reispflanzen könnten dies reduzieren, so die Studienautoren.

Nicht nur Masken sollen das Methan der Kühe reduzieren. Auch die Ernährung soll umgestellt werden und vielleicht könnte das schädliche Methan sogar per Genschere reduziert glauben die Studienautoren.
Foto: Zelp

Biosprit und Algen

Die aktuellen Biospritalternativen wie Raps oder Zuckerrohr seien unrentabel und bräuchten viel zu viel Anbauflächen, konstatiert der US-Thinktank. Auch diese seien aber in ihrer Effizienz steigerbar. Hirse und Bäume seien zu- dem potenzielle Energielieferanten, wenn die Spaltung von Zellulose eines Tages besser erforscht ist.

Natürlicher CO2-Entzug

Bereits ohne menschliches Zutun zieht die Natur massenhaft CO2 aus der Atmosphäre. Bei ITIF sieht man aber noch Verbesserungspotenzial. Vereinzelt konnte die Fotosynthese von Pflanzen schon um 20 Prozent gesteigert werden, wobei CO2 in Sauerstoff umgewandelt wird. Angewandt auf großflächig angebautes Getreide, könnte der Effekt enorm sein.

Auch in Wurzeln wird viel CO2 gespeichert. Seit Beginn der industriellen Landwirtschaft nahm die Wurzeltiefe aber rapide ab. Diese zu verlängern könnte Potenziale wecken. Ebenso könne man Bäume mehr CO2 ziehen und Korallen durch Modifikationen nicht ausbleichen lassen.

Der Unterschied zwischen natürlichen Wurzeln (links) und solchen wie sie in der industriellen Agrikultur oft vorkommen.
Foto: ITIF

Forschung ja, Umsetzung fraglich

So viel zu einigen der Optionen, es fehlen nur noch Jahre an intensiver Forschung und Entwicklung – und ethische Diskussionen, ob wir diesen Weg überhaupt gehen wollen. Schließlich gäbe es auch genügend andere und einfachere Wege Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren. Das sieht auch Molekularbiologe und Science-Buster Martin Moder ähnlich: "Wenn wir neue Lösungen finden möchten, müssen wir diese auch erforschen. Nur, weil wir etwas machen können, müssen wir es nicht zwingend tun. Aber wenn wir unsere Optionen gar nicht kennen, sind uns die Hände gebunden." (Fabian Sommavilla, 6.10.2020)