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Eine der spektakulärsten Anwendungen der Synthetischen Biologie ist die geplante Rekonstruktion des Wollhaarmammuts. Die technischen Hürden sind aber hoch und das Unterfangen auch innerhalb der Wissenschaft umstritten.
Das Mammut fasziniert. Schon die prähistorischen Jäger und Sammler stellten Mammuts in Höhlenmalereien und auf Schieferplatten dar. Die Stosszähne – das Mammut-Elfenbein – galt in einigen Kulturen als Heilmittel und wird bis heute als Werkstoff für Kunstobjekte gehandelt.
Tiefgefrorene Mammutfunde
Während der letzten Eiszeit war das Wollmammut (Mammuthus primigenius) eines der am weitest verbreiteten Grosssäugetiere. Mit ihrem Ende vor 12’000 Jahren starb es innert kurzer Zeit weitgehend aus. Einzelne isolierte Populationen überlebten aber bis 1’800 v. Chr., beispielsweise auf Inseln vor Nordrussland und Alaska. Warum das Wollmammut so rasch ausstarb, ist wissenschaftlich nicht geklärt. Eine häufige Theorie sieht den Grund in der Klimaerwärmung, die zu einem Rückgang der Grasssteppen führte, also der Nahrungsgrundlage des Wollmammuts. Aber auch eine übermässige Bejagung durch den Menschen könnte das Aussterben verursacht oder zumindest beschleunigt haben1,2.
Da das Wollmammut einst stark verbreitet war, wurden zahlreiche Mammutüberreste gefunden. Für die Forschung besonders bedeutend sind die im Permafrostboden tiefgefrorenen Kadaver, die nebst Knochen oft auch Haut, Haare und Weichteile enthalten. Solche Funde geben wichtige Hinweise auf das Aussehen und die Ernährungs- und Lebensweise dieser Tiere. Auch das Erbgut des Wollmammuts konnte untersucht und 2015 vollständig sequenziert werden3,4.
Rekonstruktion des Mammuts
Fortschritte in der Fortpflanzungsmedizin und in der Molekularbiologie nähren die Hoffnung, dass das Wollmammut eines Tages rekonstruiert werden kann. Alternativ könnten auch gewisse Eigenschaften des Mammuts auf den asiatischen Elefanten übertragen werden. Von der Wiederansiedelung solcher kälteangepassten Grossäugetiere versprechen sich einige Forschende positive Auswirkungen auf die biologische Vielfalt und das Klima. Mammutherden könnten dereinst im hohen Norden die Ausbreitung des artenreichen Graslands fördern und den vom Klimawandel bedrohten Permafrost schützen5.
Ein weiterer Treiber ist die wissenschaftliche Neugier und die Faszination für diese ausgestorbene Art. Auch wenn es nicht gelingen sollte, ein lebendiges Mammut herzustellen, lernen die Forschenden durch ihre Arbeit viel über diese ausgestorbene Art, ihre Gene und Eigenschaften. Schliesslich müssen die Forschenden auch die Methoden der Synthetischen Biologie und der Reproduktionsmedizin weiterentwickeln, wenn sie ihre Projekte zum Erfolg bringen wollen. Diese neuen Methoden könnten auch für andere bedrohte oder ausgestorbene Tierarten genutzt werden.
Es ist auch vorstellbar, dass das gewonnene Wissen und die verbesserten Technologien später auch in ganz anderen Bereichen angewandt werden können, z.B. in der Medizin5.
Wieso ist das Synthetische Biologie?
Momentan werden zwei unterschiedliche Ansätze für die Rekonstruktion des Mammuts verfolgt, wovon nur der zweite der Synthetischen Biologie zuzuordnen ist.
- Reproduktives Klonen
Für diesen Ansatz müssen die Forschenden zuerst das vollständige, unversehrte Erbgut eines Mammuts gewinnen. Dies ist bisher nicht gelungen, da die untersuchten Mammutfunde zu stark zersetzt waren. Das vollständige Mammuterbgut würde dann in eine kernlose Eizelle einer Elefantenkuh eingebracht. „Kernlos“ bedeutet, dass zuvor der Zellkern und somit das Erbgut der Elefantenkuh entfernt wurde. Die Eizelle mit dem Mammuterbgut würde danach einer anderen Elefantenkuh eingesetzt, die als Leihmutter das Mammutbaby austrüge6. Das reproduktive Klonen wurde bereits erfolgreich bei anderen Tierarten, insbesondere bei Nutztieren wie Schafen oder Kühen, durchgeführt. Es handelt sich dabei nicht um Synthetische Biologie.
- Synthetische Biologie
Bei diesem Ansatz nutzen die Forschenden Elefantenzellen und somit auch das Elefantenerbgut als Ausgangspunkt. Mithilfe präziser gentechnischer Methoden – der Genomeditierung – überschreiben sie einzelne ausgewählte Elefantengene mit Mammutgenen. Dazu gehören etwa Gene für Haarwuchs oder Fettproduktion. Wenn die Zellen genügend Mammuteigenschaften aufweisen, sollen sie so zuerst zu Embryonen und dann zu lebensfähigen Tieren weiterentwickelt werden. Für diese Schritte möchten die Forschenden neue Technologien entwickeln und einsetzen, etwa eine künstliche Gebärmutter. Die daraus resultierenden Tiere wären keine reinen Mammuts, sondern eine neue Tierart mit Eigenschaften von Mammut und Elefant5.
Herausforderungen
Die Mammutprojekte faszinieren, stossen aber auch auf Kritik – auch von Seiten der Wissenschaft. So erscheint es vielen als äusserst unwahrscheinlich, dass es gelingen wird, ein lebensfähiges Mammut zu erzeugen. Noch schwieriger würde es sein, eine stabile Mammutpopulation wieder anzusiedeln. Dazu bräuchte es einerseits mehrere, genetisch unterschiedliche, Tiere und andererseits den passenden Lebensraum.
Aus tierethischer Sicht gilt es zu bedenken, dass für die Versuche – je nach Ansatz – viele asiatische Elefantenkühe als Leihmütter eingesetzt werden müssten. Wie diese auf den Embryo und die Geburt reagieren und ob sie das Jungtier annehmen würden, ist unklar7. Von Umweltforschenden wird schliesslich befürchtet, dass solche „Wiederbelebungsprojekte“ den Artenschutz schwächen – nämlich indem sie den Eindruck erwecken, das Aussterben einer Tierart liesse sich relativ einfach wieder rückgängig machen.
Aktivitäten in der Schweiz
Bis jetzt gibt es in der Schweiz auf diesem Gebiet keine Forschungsprojekte.
Referenzen
- 1)National Geographics
- 2)Mammutmuseum
- 3)Lynch et al (2015) Elephantid Genomes Reveal the Molecular Bases of Woolly Mammoth Adaptations to the Arctic. Cell Reports. 12(2) 217-228
- 4)Palkopoulou et al (2015) Complete Genomes Reveal Signatures of Demographic and Genetic Declines in the Woolly Mammoth. Current Biology. 25(10) 1395-13400
- 5)Revive & Restore
- 6)Reye B. (2014) Das zweite Leben. Der Bund. Ausgabe vom 18.3. 2016
- 7)SRF Schweizer Radio und Fernsehen
November 2018