Staunen, was die
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Beiträge der Technik zu einer nachhaltigen Entwicklung

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Biotechnologie
 

Heft 3/2003 
Hrsg.: LpB

Inhaltsverzeichnis

Biotechnologie

Im Laufe der Jahrhunderte hat der Mensch schon immer versucht, Pflanzen und Tiere zu züchten und damit zu verbessern. Man wählte die Arten von Getreide, Äpfeln, Kühen und Schafen, die den menschlichen Bedürfnissen am ehesten gerecht wurden. So wurde das Erbgut der Pflanzen und Tiere verändert, um sie immer ergiebiger zu machen. Ein Apfelbaum hat heute deutlich größere und süßere Früchte als die Apfelbäume früherer Zeiten. Eine "moderne" Kuh gibt ein Vielfaches an Milch, ein Schaf hat heute mehr Wolle als früher. Die hochgezüchteten Nutztiere haben oft nur noch wenig Ähnlichkeit mit den wilden Tieren und Pflanzen, von denen sie abstammen.

Die Biotechnologie, von der wir heute sprechen, zählt zu den innovativsten Technologien des 21. Jahrhunderts, obwohl die Anfänge biotechnischer Verfahren schon Jahrtausende zurückliegen. So nutzten schon die Sumerer um 3000 v. Chr. die alkoholische Gärung unter Einsatz der Hefe. In Ägypten war die Herstellung von Essig bekannt. Als Beginn der neuzeitlichen Biotechnologie gilt die Entdeckung des Penicillins und dessen biotechnische Herstellung.

Die moderne Biotechnologie ist ein anwendungsorientiertes und interdisziplinäres Wissenschaftsgebiet, das auf dem Zusammenwirken von Naturwissenschaften und Technik beruht. Ihr Ziel es ist, Organismen, Zellen und Teile davon sowie Moleküle für Produkte und Dienstleistungen zu nutzen. Heute wird zwischen "roter", "grüner" und "grauer" Biotechnologie unterschieden, um das große und sich ständig weiterentwickelnde Anwendungsgebiet übersichtlicher zu gestalten. Dabei steht "rot" für die Bereiche Medizin und Pharmazie, "grün" für Landwirtschaft und Ernährung und "grau" für den Bereich des Umweltschutzes. Die meisten biotechnischen Anwendungen und Fortschritte erfolgen derzeit im Bereich des Gesundheitswesens, mittel- und langfristig wird sich die Biotechnologie aber auch in den Bereichen Landwirtschaft und Ernährung und Umweltschutz etablieren.

Zwischen den verschiedenen Anwendungsfeldern in Medizin, Pharmazie, Landwirtschaft, Industrie und Umwelt gibt es vielfältige Beziehungen und Querverbindungen. So geschieht der Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen vornehmlich mit dem Ziel, Nahrung zu produzieren, aber mittelfristig auch, um Rohstoffe für die Industrie herzustellen und Medikamente mit Hilfe von Pflanzen zu gewinnen. Der Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen zu kommerziellen Zwecken unterliegt in Deutschland scharfen Reglementierungen und ist innerhalb der Gesellschaft umstritten. Hingegen gibt es bei der Nahrungsmittelproduktion bereits seit Jahren die industrielle Herstellung von Enzymen, Zuckerstoffen, Aromen und anderen Zusatzstoffen durch gentechnisch veränderte Bakterien und Pilze.

In der Medizin und pharmazeutischen Industrie bietet die Gentechnologie vielfältige Möglichkeiten: An erster Stelle stehen gentechnisch hergestellte Medikamente - dieser Bereich hat verständlicherweise auch die größte gesellschaftliche Akzeptanz. So sind vor allem die gentechnisch hergestellten Präparate der "ersten Generation" wie zum Beispiel Insulin oder Interferon unumstritten und aus der medizinischen Therapie nicht mehr fortzudenken. Hingegen sind die Einsatzmöglichkeiten der Biotechnologie im Umweltbereich entgegen früheren Prognosen bisher eher bescheiden. Es ist aber zu erwarten, dass auch in diesem Bereich weitere Fortschritte erzielt werden. Da jedoch Investitionen im Umweltschutz eher Geld kosten und weniger gewinnträchtig sind als in den anderen Gebieten, ist der Gesetzgeber gefordert, durch entsprechende Maßnahmen und Programme Impulse zu geben.

Im Rahmen dieses Bausteins wird eingangs die Bedeutung der Biotechnologie in unserer Gesellschaft skizziert. Es folgen Beispiele für biotechnologisch unterstütztes Produzieren in der Landwirtschaft, der Chemie, der Pharmazie sowie der Industrie und Medizin. Bewusst werden im zuletzt genannten Bereich Entwicklungsfelder wie Embryonenschutz und Stammzellenforschung, Eingriffe in das menschliche Genom, Klonieren und Präimplantationsdiagnostik nicht angesprochen, da es den Rahmen des Heftes sprengen würde, diese umstrittenen Anwendungsfelder mit der gebotenen Gründlichkeit und Ausführlichkeit zu behandeln.

Schaubild: Meinungsumfrage zur Gentechnik

Das Thema Gentechnik wird in Deutschland zunehmend differenziert behandelt. Das zeigen die Ergebnisse einer Emnid-Umfrage von 1998 im Auftrag des Verbandes forschender Arzneimittelhersteller (VfA).

VFA (Hrsg.): Gentechnik, Schlüssel zu therapeutischem Fortschritt und Prosperität, Berlin 2000, S. 32

1. Anwendungsgebiete

In der graphischen Darstellung E 1 sind die Anwendungsgebiete der Biotechnologie zusammenfassend dargestellt. Die Graphik macht deutlich, dass die "rote" Biotechnologie (Medizin, Pharmazie) annähernd 70 Prozent des Marktvolumens ausfüllt, gefolgt von der "grünen" (Landwirtschaft) mit knapp einem Drittel. Mit nur drei Prozent bildet die "graue" Biotechnologie (Umwelt) das Schlusslicht. Ein wesentlicher Grund für diese Gewichtung mag die Tatsache sein, dass sich Umsatz- und Gewinnmöglichkeiten der jeweiligen Bereiche sehr unterschiedlich darstellen. Das Schaubild E 2 schildert die vielfältigen Anwendungen und potenziellen Anwendungsbereiche der Biotechnologie. Die dargestellten Varianten des Einsatzes der Zelle als "Produzent" und die berechtigte Annahme, dass weitere hinzukommen werden, belegen, dass die Biotechnologie in der Tat eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts ist. Dass sie auch eine Zukunftstechnologie mit zunehmender wirtschaftlicher Bedeutung ist, belegen die Daten von E 4. Mit der Umfrage E 3 kann ein Meinungsbild in der Lerngruppe erstellt werden, das anschließend mit den Ergebnissen einer repräsentativen Befragung von Emnid verglichen wird (vergleiche Schaubild auf dieser Seite).

2. Hilfe gegen Krankheiten

E 5 macht deutlich, dass gentechnologisch hergestellte Arzneimittel zur Therapie einer Vielzahl von Erkrankungen eingesetzt werden. Dabei stehen Krebserkrankungen mit fast der Hälfte im Vordergrund. Auch im medizinisch-technischen Bereich hat die Erforschung und Entwicklung biotechnologischer Verfahrensweisen große Fortschritte gemacht. Die Übersicht E 6 stellt einige davon vor. In E 7 wird ein konkretes Beispiel für ein biotechnisch gewonnenes Medikament für die Zivilisationskrankheit Herzinfarkt beschrieben. Mit dem Bild von Lucas Cranach (E 8) und der Karikatur E 9 kann ein abschließendes Gespräch über mögliche weitere Entwicklungen geführt werden: Hilft uns die Biotechnologie, den Traum vom Jungbrunnen zu realisieren? Wollen wir das? Wie können extreme Entwicklungen kontrolliert beziehungsweise verhindert werden? Sind wir offen für gentechnische Manipulationen? Die Diskussion kann die Schülerinnen und Schüler dazu anregen, die weitere Entwicklung mit Aufmerksamkeit zu verfolgen.

3. Grüne Biotechnik

Die Karikatur E 10 ist vor dem Hintergrund zu sehen, dass schon 1994 eine Tomate als erste gentechnisch veränderte Pflanze für den menschlichen Verkehr zugelassen wurde. Die vor allem in Deutschland und auch anderen europäischen Ländern massive Skepsis und Kritik an der neuen, bis dahin weitgehend unbekannten Technologie hat sich bis heute nur unwesentlich abgebaut. E 13 informiert darüber, in welchem Ausmaß kommerzielle Anbauflächen für gentechnisch veränderte Pflanzen zunehmen. Gleichzeitig wird deutlich, welche Länder sich der neuen Technologie stärker geöffnet haben und welche Pflanzenarten überwiegend als transgene Sorten angebaut werden.

Der Artikel E 11 vermittelt einen Überblick über die aktuelle Situation. Europa sieht sich - vor allem auch aufgrund internationalen Drucks - gezwungen, sich der Diskussion über gentechnisch veränderte Nutzpflanzen und Lebensmittel zu stellen und entsprechende Weichenstellungen vorzunehmen. Die Auseinandersetzung um das Pro und Kontra "Grüne Biotechnik" wird vielerorts sehr kontrovers und teilweise auch sehr emotional geführt. Dort wo Experten auf einer sachlichen Ebene diskutieren, ist es für den Laien nicht einfach, eine Orientierung zu finden. Während viele Experten auf einen neuen technologischen Durchbruch setzen, plädieren andere für weniger technologische Lösungen und setzen auf strukturelle Veränderungen in den Landwirtschaften sowohl der Entwicklungsländer wie auch der Industriestaaten und setzen sich gleichzeitig für einen gerechteren Welthandel ein (E 12 und E 14).

4. Graue Biotechnologie

Bei der "grauen" Biotechnologie in den Bereichen Großchemie und Energiegewinnung ist noch nicht der große Durchbruch zu erkennen, das Potenzial der Biotechnologie für eine dauerhaft umweltgerechte Entwicklung ist in allen Bereichen aber sehr groß. So ist insbesondere in der chemischen Industrie ein Prozess in Gang gekommen, der ökologische, nachhaltige Produktionsprozesse und Fertigungen in den Vordergrund stellt (E 15). Als Beispiel für den Einsatz der grauen Biotechnologie wird mit E 16 die Abwasserreinigung mit Mikroorganismen vorgestellt. Zur Veranschaulichung, zum Kennenlernen und besseren Verstehen dieser Technologie wird vorgeschlagen, ein modernes Klärwerk vor Ort oder in der näheren Umgebung aufzusuchen, in dem mit dieser Technik gearbeitet wird.

Umsatz gentechnisch hergestellter Arzneimittel in Deutschland in Mio. DM

	"Gentechnik-Schlüssel zu therapeutischem Fortschritt und Prosperität", VFA, Berlin 2000, S. 4

Texte und Materialien
BAUSTEIN E Biotechnologie

E 1 bis E 4 Anwendungsgebiete 
E 5 bis E 9 Hilfe gegen Krankheiten
E 10 bis E 14 Grüne Biotechnik
E 15 und E 16 Graue Biotechnologie