Synthetische Zelle teilt sich – und wirft große Fragen auf

Dies vorab: Es nicht ungewöhnlich in der Welt der Wissenschaft, PR-Agenturen zu beauftragen, die Journalistinnen und Journalisten auf einen Fachartikel hinweisen sollen, meist erschienen in angesehenen Fachzeitschriften, die durch einen aufwendigen Begutachtungsprozess die Qualität der Arbeit sicherstellen. Dann geht es oft um große Erfolge oder kleine, die groß verkauft werden. Ungewöhnlich ist das Rühren der Werbetrommel für Aufsätze, die weder begutachtet wurden noch in einem Fachjournal erscheinen.Doch so ging Kate Adamala vor, Professorin für synthetische Biologie an der University of Minnesota. Über eine PR-Agentur ließ sie verkünden, sie habe mit ihrem Team eine synthetische Zelle geschaffen, die wächst, ihr Erbgut vermehrt und sich schließlich teilt, wie das Zellen in jedem Organismus auf dem Planeten tun. Dabei hätten die Forschenden lediglich molekulare Grundbausteine verwendet, um ihren Einzell-Golem zusammenzusetzen. Es sei die erste Zelle, die gebaut, nicht geboren wurde, schreibt die Gruppe.Wenn von unabhängigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bestätigt und wiederholt wird, was Adamala und ihr Team darlegen, dann hätte die Gruppe tatsächlich einen großen Schritt geschafft. Dass ihr Konstrukt lebt, davon sprechen die Forscher um Adamala zwar nicht. Doch das ist letztlich ihr Ziel. Dora Tang, Professorin für synthetische Biologie an der Universität des Saarlands, bezeichnet die Arbeit der Gruppe Adamala als „Meilenstein“ auf dem Weg dahin.Das Team nahm molekulare Grundbausteine, die man großenteils bei Händlern für Laborbedarf bestellen oder im Labor aus anderen Zellen isolieren kann. Ein Vergleich mit Lego-Bausteinen drängt sich auf, nur musste die Gruppe die einzelnen Komponenten zuvor so verändern, dass sie zueinander passen. Dabei entwickelte sie eigene Bauelemente und setzten alles zum ersten Mal zusammen. Dazu mischten sie das künstliche Erbgut aus sieben Genen, mit Fettmolekülen für die Zellhülle, vielen Einzelteilen, die für die Vermehrung des Erbguts, das Wachstum und die Zellteilung sorgen sollten. Heraus kam ein verbeultes Ding, das unter dem Mikroskop aussah wie eine grün leuchtende Kartoffel.„Es ist die Kombination vieler einzelner Module, die ihnen erstmals geglückt ist“, sagt Job Boekhoven, der an der TU München mit seiner Arbeitsgruppe ebenfalls versucht, künstliche Zellen zu erschaffen. Man könne nicht einfach Einzelbestandteile von Zellen kombinieren, die notwendigen Anpassungen seien sehr kompliziert gewesen. „Ich halte das für einen großen Fortschritt.“Die PR-Unterlagen stellen die Namensfindung so dar: Das Team wollte die künstliche Zelle nach Adamala benennen, doch die habe gesagt: Nennt es meinetwegen Kartoffel aber nicht nach mir. So wurde es SpudCell, „Spud“ ist in England und Irland der umgangssprachliche Begriff für Kartoffel. Die Gruppe mag es aber auch, wenn man „Sputnik“ damit assoziiert, der Name des ersten künstlichen Satelliten, der 1957 die Erde umkreiste.„Es wäre, als würde man die Evolution bändigen.“Was die Zelle derzeit kann, ist rudimentär: Sie kann Spezialnahrung aufnehmen, was sie wachsen lässt. Sie kann ihr Erbgut vermehren, sich in zwei Zellen teilen und dabei in gut einem Drittel der Teilungen das vermehrte Erbgut korrekt auf die beiden Tochterzellen aufteilen. Manche Spuds haben es geschafft, sich über fünf Generationen zu teilen.Das Ziel dieser Experimente ist klar: lebende synthetische Zellen zu schaffen, derart „zu verstehen, was die Minimalanforderungen für Leben sind“, sagt Dora Tang. „Auch wenn es sich dabei um ein ingenieurwissenschaftliches Problem handelt, das zu grundlegenden Erkenntnissen führen kann, hoffen wir, dass sich dies anschließend auf Anwendungen ausweiten lässt, die für die Gesellschaft von Nutzen sein werden.“ So könnten künstliche Zellen als mikroskopische Fabriken produzieren, was der Mensch braucht: Biotreibstoffe, Medikamente, Nährstoffe. Vieles davon liefern bereits heute Bakterien und Pilze, doch maßgeschneiderte Mikrofabriken könnten effizienter arbeiten und hätten weniger Einschränkungen, so hoffen die Bioingenieure.Dazu bräuchte es aber tatsächlich lebende Zellen und davon ist Adamala noch weit entfernt. Ihre synthetischen Zellen hätten in der Natur keine Chance, sich zu vermehren, weil sie dazu auf komplexe Chemikalien angewiesen sind. Der nächste große Schritt wäre, dass sich die Zellen selbst weiter entwickeln, also Evolution betreiben. „Dann könnte man gezielt Zellen züchten, die eine Aufgabe immer besser erledigen“, sagt Job Boekhoven. „Vielleicht möchten Sie eine synthetische Zelle, die Biokunststoffe abbaut. Oder eine, die PFAS abbaut, diese Ewigkeitschemikalien, die sich nur sehr schwer zersetzen lassen.“ Er würde gerne eine Kolonie synthetischer Zellen erschaffen, die Öl besonders gut abbauen kann, um Katastrophen zu bekämpfen. In Zukunft, „und das ist eine sehr ferne Zukunft“, sagt Boekhoven, könnte man damit beginnen, nach solchen Merkmalen zu selektieren. „Es wäre, als würde man die Evolution bändigen.“ Beherrsche man sie, sei alles denkbar, solange es nicht mit physikalischen Gesetzen bricht.Die Aufgabe ist zu groß für einzelne Arbeitsgruppen, weswegen Kate Adamala am Mittwoch auch noch den Start einer Initiative namens Biotic bekannt gab. Die Organisation will dafür sorgen, dass die synthetische Biologie eine offene Technologie bleibt und nicht in die Hände von Unternehmen gerät, die daraus proprietäres Geheimwissen machen wollen. Mitgründer der Initiative ist Drew Endy, Urgestein dieses Forschungsgebietes von der Stanford University, der sich bereits in der Vergangenheit darum bemüht hat, biologische Standardbausteine offen für alle zur Verfügung zu stellen.Drew Endy und Kate Adamala arbeiten schon lange in der synthtischen Biologie, die Zellen und Moleküle als Baumaterial betrachtet. Hoover Institution, Patrick BeaudouinAuch einen Arbeitsplan für die Verbesserung der SpudCell liefert Biotic. Es gibt zwar keinen Grund zur Annahme, dass die synthetischen Zellen nicht können, was Adamala und Team berichten. Doch unter Expertinnen und Experten stößt ihr Vorgehen auf Unverständnis: „Es wäre gut gewesen“, sagt Dora Tang, „wenn sie weitere Details veröffentlicht hätten, die ihre Argumente unterstützen.“ Zum ungewöhnlichen Vorgehen bei ihrer Veröffentlichung der Spud-Zellen erklärt die Biotic-Gruppe, man habe maximale Transparenz schaffen wollen und lade alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein, das Manuskript kritisch zu kommentieren.