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Das Thema “synthetische Biologie” – die Wissenschaft von der Umgestaltung lebender Organismen, um “neue Fähigkeiten” zu erlangen, die auf die Lösung von Problemen in Bereichen von der Medizin über die Produktion bis hin zur Landwirtschaft abzielen – war Gegenstand mehrerer Sitzungen, die letzte Woche auf dem Weltwirtschaftsforum (WEF) in Davos, Schweiz, stattfanden.
Die synthetische Biologie ist die Grundlage der so genannten “Bioökonomie“, die in den USA auf eine Billion Dollar geschätzt wird und laut Forbes in den nächsten zwei Jahrzehnten weltweit auf über 30 Billionen Dollar anwachsen soll. Es wird erwartet, dass Initiativen wie die Durchführungsverordnung der Biden-Administration aus dem Jahr 2022, die Bundesinvestitionen in die Biotechnologie vorschreibt, dieses Wachstum fördern werden.
Zu den Bioprodukten gehört alles von mRNA-Impfstoffen über im Labor gezüchtetes Fleisch bis hin zu bioelektronischen medizinischen Geräten. Doch ein Großteil der Aufregung während zweier WEF-Panels zur synthetischen Biologie in der Lebensmittel- und Landwirtschaft letzte Woche – “Biologie als Verbrauchertechnologie” und der “biobasierte Weg zum Nettonullpunkt” – drehte sich um “Biologicals”, also gentechnisch veränderte stickstofffixierende Bodenmikroben.
Biologische Stoffe sind landwirtschaftliche Betriebsmittel, die aus lebenden Organismen wie Pflanzen und Bakterien und nicht aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden, der Quelle der meisten modernen Pestizide und Düngemittel.
Bei den mit Hilfe der synthetischen Biologie hergestellten biologischen Produkten handelt es sich nicht nur um lebende Organismen, sondern auch um lebende GE-Organismen, die zur Abtötung von Schädlingen oder zur Erzeugung von Nährstoffen hergestellt wurden, die dann zur Düngung von Pflanzen verwendet werden.
Außerdem sind sie für die Unternehmen, die sie herstellen, und für ihre Investoren ein wichtiger Geldbringer, wie die Diskussionsteilnehmer schnell feststellten.
Umerziehung der Verbraucher zu verarbeiteten Lebensmitteln
Chris Abbot, CEO von Pivot Bio Inc., dem Hersteller von Proven, der ersten GE-Mikrobe auf dem Markt, sprach darüber, wie Unternehmen wie das seine “die Technologie so einsetzen, dass wir tatsächlich ein Produkt herstellen und es trotz der Volatilität auf dem Rohstoffmarkt mit einer attraktiven Gewinnspanne verkaufen können”.
Amy Webb, CEO und “Global Leader of Strategic Foresight” am Future Today Institute, bezeichnete das GE-Mikrobenprodukt von Pivot als “erstaunlich”, vor allem, wenn man bedenkt, dass “sich die Landwirtschaft seit etwa 14.000 Jahren nicht verändert hat, ich meine, nicht wirklich, oder?”
Webb bezog sich wahrscheinlich auf die neolithische Revolution, als die Menschen von Jägern und Sammlern zum Ackerbau übergingen – ein Ereignis, das vor etwa 12.000 (nicht 14.000) Jahren stattfand.
Auf die neolithische Revolution folgte über Jahrtausende hinweg weltweit eine Reihe bedeutender technologischer Innovationen in der Landwirtschaft.
Zu diesen Innovationen gehören viele der technologischen Entwicklungen, die diese neuen GE-Technologien zu verfeinern versuchen, wie z. B. das Haber-Bosch-Verfahren – das industrielle Verfahren, das die Stickstofffixierung verbessert hat, die für die Bodendüngung entscheidend ist.
Abbot sagte, dass die GE-Mikroben seines Unternehmens darauf trainiert werden, ähnliche Stickstofffixierungen auf effizientere und weniger umweltschädliche Weise durchzuführen. Er sagte voraus, dass die gentechnisch veränderten Mikroben zu einem noch unbekannten Zeitpunkt in der Zukunft kostengünstiger und wirksamer sein werden als die bestehenden synthetischen Düngemittel.
Dass die Mikroben von GE “nachhaltiger” sind, ist ein wichtiger Teil ihres Markenauftritts.
Auf dem “Net Zero”-Panel gab Ester Baiget von Novozymes bekannt, dass ihr Unternehmen im Begriff ist, mit dem Hersteller von Mikroben zu fusionieren. Chr. Hansenerläuterte, wie die Produkte ihres Unternehmens “uns näher an Net Zero bringen”.
“Alles, was wir tun, führt zu geringeren CO2-Emissionen, weniger Chemikalien, weniger Abfall, geringeren Auswirkungen auf die Umwelt, gesünderen Nährstoffen und einer höheren Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg”, sagte sie. “Wir ermöglichen gesündere Lebensmittel, wir ermöglichen nachhaltige Lebensmittel”.
Auf dem Panel “Biologie als Verbrauchertechnologie” sagte Dror Bin, CEO der israelischen Innovationsbehörde, eine Zukunft der “Biokonvergenz” voraus, in der die Biologie mit allen wissenschaftlichen Bereichen verschmelzen wird. Biokonvergenz ist keine “Einbildung”, sagte Bin. So hat Israel letzte Woche als erstes Land den Verkauf von kultiviertem Rindfleisch der Firma Aleph Farms zugelassen.
Die Podiumsteilnehmer waren sich einig, dass die Akzeptanz der Verbraucher ein Hindernis für den Ausbau der Bioökonomie darstellt. Die Menschen hätten unnötigerweise Angst vor gentechnisch veränderten Organismen (GVO), so Abbot von Pivot. “So schlimm sind sie nicht. Man kann sie falsch einsetzen, aber wir [at Pivot] verwenden wegen der GVO viel weniger Chemie.”
Das Gremium war sich einig, dass die Verbraucher “umerzogen” werden müssen, um verarbeitete Lebensmittel zu akzeptieren.
Biologische Düngemittel, so räumte Abbot ein, seien etwas “kniffliger” als synthetische Düngemittel, “weil man einen biologischen Organismus nimmt, der seine eigene Variabilität hat und im Allgemeinen ziemlich wankelmütig ist. Und dann setzt man ihn in eine biologische Umgebung im Boden mit verrücktem Wetter, das jedes Jahr verrückter wird. Und nun versucht man, vorherzusagen, wie das alles funktionieren wird.”
Aber das ist der spannende Teil, sagte er.
Ein “beispielloses Experiment unter freiem Himmel”
Außerhalb des WEF ist die Begeisterung für gentechnisch veränderte Mikroben und andere “Lebensmittel als Software“-Technologien der synthetischen Biologie, wie z. B. Präzisionsfermentation oder im Labor gezüchtetes Fleisch, geringer.
Ein im August letzten Jahres von Friends of the Earth veröffentlichter Bericht äußerte Bedenken über die unbekannten und potenziell katastrophalen Risiken im Zusammenhang mit gentechnisch veränderten Mikroben, die sich grundlegend von den bereits umstrittenen GVO unterscheiden, die, wie die Diskussionsteilnehmer anmerkten, bereits seit Jahrzehnten höchst umstritten sind.
Bei den gentechnisch veränderten Mikroben handelt es sich um lebende Organismen, die ihr genetisches Material leicht mit anderen Arten austauschen und mit dem Wind weite Strecken zurücklegen können. Die in den Mikroben freigesetzten genetischen Veränderungen könnten sich über Arten- und geografische Grenzen hinweg ausbreiten, was unvorhersehbare und möglicherweise irreparable Folgen haben könnte, so der Bericht.
Und weil sie mikroskopisch klein sind, ist ihre Zahl enorm.
“Eine Anwendung von gentechnisch veränderten Bakterien könnte etwa 3 Billionen gentechnisch veränderte Organismen auf einem halben Hektar freisetzen – so viele gentechnisch veränderte Maispflanzen gibt es in den gesamten USA”, sagte Dana Perls, Programmmanagerin für Lebensmittel und Technologie bei Friends of the Earth, in einer Pressemitteilung.
Die Einführung von gentechnisch veränderten Mikroben in der Landwirtschaft stellt ein “beispielloses genetisches Experiment unter freiem Himmel” dar, heißt es in dem Bericht. “Das Ausmaß der Freisetzung ist viel größer und die Chancen, sie einzudämmen, sind viel geringer als bei gentechnisch veränderten Nutzpflanzen.
In dem Bericht wird eine Reihe von genetischen Fehlern beschrieben, die bei der Gentechnik auftreten können und in einigen Fällen auch aufgetreten sind, darunter unbeabsichtigte DNA-Einfügungen und -Löschungen.
Sie unterstrich, dass die potenziellen Probleme sehr vielfältig und schwerwiegend sind, wenn diese Mikroben mit diesen potenziellen Problemen zusammen mit anderen Lebewesen in eine Umwelt mit Milliarden von Arten anderer Mikroben freigesetzt werden, von denen die meisten von der Wissenschaft noch nicht verstanden werden.
Kein Rahmen für die Risikobewertung
Diese Risiken haben die Unternehmen nicht davon abgehalten, sie auf den Markt zu bringen. Mindestens zwei gentechnisch veränderte Mikroben, Proven von Pivot Bio und Poncho Votivo von BASF, werden bereits von US-Landwirten auf Millionen von Hektar Ackerland eingesetzt.
Die Diskussionsteilnehmer des WEF sagten voraus, dass die Zahl der auf dem Markt befindlichen gentechnisch veränderten Mikroben sprunghaft ansteigen wird – vor allem, weil das US-Regulierungssystem keinen Rahmen für die Bewertung ihrer potenziellen Risiken hat und ihnen schnell grünes Licht gibt.
Die Podiumsteilnehmer erklärten, dass sie ihre Produkte lieber für den US-Markt entwickeln als für den europäischen Markt, der viel mehr regulatorische Hürden für gentechnisch veränderte oder manipulierte Produkte aufweist und dessen Zulassung sechs Jahre dauert.
Laut der Big-Food-Watchdog-Gruppe Food Tank ist der Rechtsrahmen in den USA so unklar, dass es schwer zu sagen ist, wie viele dieser Produkte tatsächlich auf dem Markt sind. Aber: “Wir stehen wahrscheinlich an der Schwelle zu einer Welle neuer gentechnisch veränderter biologischer Stoffe, die aus dem Labor in die Praxis gelangen.”
Pivot hat Proven im Jahr 2019 auf den Markt gebracht. Das Unternehmen, das von großen Biotech-Investoren – darunter die Bill & Melinda Gates Foundation – unterstützt wird, hat mehr als 600 Millionen Dollar an privatem Kapital eingeworben, weil es verspricht, die Landwirtschaft zu “verändern”, indem es den Bedarf an industriell hergestelltem synthetischem Stickstoff durch “sauberen Stickstoff” aus gentechnisch veränderten Mikroben ersetzt.
Seine eigenen wissenschaftlichen Studien haben jedoch gezeigt, dass der Stickstoffverbrauch der Landwirte durch den Einsatz der gentechnisch veränderten Mikrobe nicht gesenkt werden kann.
In der Patentanmeldung von Pivot Bio für die als Stickstoffdünger vermarktete gentechnisch veränderte Mikrobe Proven sind 29 verschiedene Gene sowie zahlreiche Proteine und Enzyme aufgelistet, die manipuliert werden können, um die Fähigkeit der Mikrobe, den Stickstoffgehalt in ihrer Umgebung zu erkennen und sie zu einer Überproduktion von Stickstoff zu bringen, zu “stören” und “kurzzuschließen”.
Die Wissenschaftler des Unternehmens veröffentlichten auch eine Studie, die zeigt, dass sie überrascht waren, dass das Entfernen von Genen den Stickstoffgehalt erhöht, da es ihn genauso gut hätte verringern können.
Pivot war das erste Unternehmen, das seine GE-Mikroben auf den Markt gebracht hat, aber seitdem sind mehrere andere Start-ups und Pharmariesen in das Spiel mit den GE-Mikroben eingestiegen.
Abbot hat sich nicht zu den Studien seines Unternehmens geäußert, aber er sagte, dass Pivot seine Technologie ausbaut, um einen “anhaltenden Wachstumstrend” zu schaffen.
In den letzten Jahren haben fünf große Agrochemieunternehmen – Syngenta (ChemChina), BASF, Bayer-Monsanto, FMC Corp und Corteva (DowDuPont) – die meisten existierenden Unternehmen für biologische Produkte übernommen.
Es sind dieselben Unternehmen, die in der Vergangenheit die Entwicklung und den Vertrieb von gentechnisch veränderten Nutzpflanzen kontrolliert haben.
Sie haben “eine lange Erfolgsbilanz”, schrieb Friends of the Earth, indem sie die Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen ihrer Produkte missachten, systematisch Kleinbauern untergraben, den Regulierungsprozess behindern und die Wahrheit über ihre Produkte verbergen.
Heute arbeiten diese Unternehmen mit großen Biotechfirmen und Start-ups zusammen, um den Prozess voranzutreiben.
Zu den auf den WEF-Panels hervorgehobenen Unternehmen, die Mikroben entwickeln, gehörte das dänische Biowissenschaftsunternehmen Chr. Hansen, die seit 145 Jahren in der Landwirtschaft tätig ist und über eine Bibliothek mit rund 50 000 Mikroben verfügt. Indigo Ag “verbessert” auch natürliche Mikroben, um verschiedene landwirtschaftliche Herausforderungen zu bewältigen.
Ginkgo Bioworks teilt der SEC mit, dass die Freisetzung gentechnisch veränderter Mikroben “unbekannte” Auswirkungen haben kann
Ginkgo Bioworks, ein wichtiger Akteur in der synthetischen Biologie, ist aktiv an der Entwicklung von Lebensmitteln und Medikamenten, einschließlich Impfstoffen, und “Zellprogrammierungsplattformen“, Biosicherheit und Krankheitsüberwachung beteiligt.
Es entwirft und entwickelt Mikroben für Anwendungen, die von Cannabinoid-produzierenden Bakterien über Hefe, die Lebensmittelproteine vergärt, bis hin zu Bodenmikroben reichen.
Das Unternehmen vertreibt seine GE-Mikroben über Joyn Bio, eine Partnerschaft mit Bayer.
Über Joyn Bio, plant Ginkgo, sein Engagement für die “Nutzbarmachung der Macht der programmierbaren Biologie, um eine nachhaltige Lebensmittelproduktion und Lebensmittelsicherheit weltweit zu ermöglichen”, durch Partnerschaften mit verschiedenen Unternehmen weiter voranzutreiben, um “landwirtschaftliche mikrobielle Lösungen für verschiedene Kulturen und Regionen durch breit angelegte, voll funktionsfähige technische Plattformen zu entwickeln, die verschiedene Marktbedürfnisse ansprechen”.
So kündigte das Unternehmen im vergangenen Monat eine neue Partnerschaft mit dem französischen Biotech-Startup OneOne Biosciences an, um eine Art “Espresso-Maschine” zu entwickeln, die Mikroben mit verschiedenen Funktionen wie Stickstofffixierung, Kohlenstoffbindung und mehr am Ort der Verwendung “verstärkt”.^
Hinter den utopischen, “zukunftsgerichteten Aussagen”, wie es in den Pressemitteilungen heißt, “gibt Ginkgo keine Zusicherung, dass es seine Erwartungen erfüllen wird”.
Der Risikobericht des Unternehmens, der bei der Security and Exchange Commission (SEC) eingereicht wurde und über den die Organic Consumers Association (OCA) berichtete, warf eine Reihe von Bedenken auf.
Ähnlich wie die von Friends of the Earth hervorgehobenen Risiken erklärte Ginkgo der SEC: “Die Freisetzung von gentechnisch veränderten Organismen oder Materialien, ob versehentlich oder absichtlich, in unkontrollierte Umgebungen könnte unbeabsichtigte Folgen haben”, die sich negativ auf das Geschäft auswirken könnten – sein Hauptanliegen.
In dem Bericht heißt es weiter:
“Die von uns entwickelten gentechnisch veränderten Organismen und Materialien können im Vergleich zu den in der freien Natur vorkommenden Organismen und Materialien erheblich veränderte Eigenschaften aufweisen, und die vollständigen Auswirkungen des Einsatzes oder der Freisetzung unserer gentechnisch veränderten Organismen und Materialien in unkontrollierten Umgebungen sind möglicherweise unbekannt.
“Insbesondere könnte ein solcher Einsatz oder eine solche Freisetzung, einschließlich einer unbefugten Freisetzung, Auswirkungen auf die Umwelt oder die Gemeinschaft im Allgemeinen oder auf die Gesundheit und Sicherheit unserer Mitarbeiter, der Mitarbeiter unserer Kunden und der Verbraucher der Produkte unserer Kunden haben.
“Darüber hinaus könnten unsere Kunden und potenziellen Kunden im Falle eines aufsehenerregenden Verstoßes gegen die Biosicherheit oder der unbefugten Freisetzung eines biologischen Wirkstoffs in unserer Branche das Vertrauen in die Sicherheit der Laborumgebungen verlieren, in denen wir gentechnisch veränderte Organismen und Materialien herstellen, selbst wenn wir nicht direkt betroffen sind.
“Jede nachteilige Auswirkung, die sich aus einer solchen Freisetzung durch uns oder andere ergibt, könnte erhebliche nachteilige Auswirkungen auf die öffentliche Akzeptanz von Produkten aus gentechnisch veränderten Zellen sowie auf unsere geschäftliche und finanzielle Lage haben. …
“Wir könnten DNA-Sequenzen synthetisieren oder andere Aktivitäten durchführen, die gegen die Biosicherheitsanforderungen verstoßen, oder die Aufsichtsbehörden könnten weitreichendere Biosicherheitsanforderungen erlassen, die unsere Standardgeschäftspraktiken nicht erfüllen können, was zu einer erheblichen rechtlichen Haftung führen, unser Geschäft behindern und unseren Ruf schädigen könnte.”
“Der SEC-Bericht von Ginkgo macht deutlich, dass die Freisetzung von Frankenmikroben in die Umwelt verheerende Folgen haben kann”, so Alexis Baden-Mayer von OCA.
Baden-Mayer wies auch darauf hin, dass Ginkgo mehrere Technologien der synthetischen Biologie Ginkgo, die von langjährigen Monsanto-Wissenschaftlern und dem CRISPR-Mitentwickler George Church entwickelt wurden.
Damit ist Ginkgo laut Baden-Mayer “der wichtigste Partner von Bayer in seinem ‘Food-as-Software’-Programm”.
Ein Sprecher von RethinkX, einer technischen Denkfabrik und Prognostikerin, erklärte “Food-as-Software” in einer E-Mail an The Defender:
“Wie Software werden Lebensmittelprodukte durch Iteration kontinuierlich verbessert, da sich die Technologie sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf die Leistungsfähigkeit verbessert und die Datenbanken der Lebensmittelkomponenten wachsen.
“Die Integration mit der Informationstechnologie und dem Internet bedeutet, dass Verbesserungen der Produktionsmethoden und/oder der Zutaten fast sofort heruntergeladen und eingearbeitet werden können, so dass die Produktion vollständig verteilt und dezentralisiert werden kann – genau wie Software.
Baden-Mayer beschrieb die Vision von Big Food, Lebensmittel als Software zu nutzen, etwas kritischer:
“Das Geschäftsmodell von Monsanto und Bayer besteht darin, Lebensmittel und Landwirtschaft mit Pestiziden und Massentierhaltung zu ruinieren und dann, wenn die Kunden nach ‘sauberen Lebensmitteln’ schreien, diese in Form von neuen, im Labor hergestellten synthetischen Frankenfoods anzubieten, die als gift- und grausamkeitsfrei vermarktet werden können.
Der Bericht von Ginkgo an die SEC, so schrieb sie, “liest sich wie die Liste eines Science-Fiction-Autors mit Plots für Katastrophenfilme”.