Hefezellen

Biologen erschaffen künstliches Leben

D. Lenz

Biologen ist es gelungen Chromosomen, die Träger der Erbinformationen, künstlich im Labor nachzubauen. Ein erster Schritt zu einem komplexen künstlichen Lebewesen, welches beispielsweise Kraftstoffe, Arzneimittel oder andere Substanzen produzieren kann.

Baltimore (U.S.A.) Jef De Boeke und seine Kollegen von der Johns Hopkins University in Baltimore ist es in einem sehr zeitaufwendigem Experiment gelungen künstliches Leben zu erschaffen. Das Forscherteam hat die Chromosomen von Hefe (Saccharomyces cerevisiae) nachgebaut. Chromosomen tragen die Erbinformationen von allen Lebewesen und bilden den Grundstein zum Aufbau komplexer Lebensformen. Das künstlich erzeugte Chromosom sei von dem natürlichen Chromosomen nicht zu unterscheiden und voll funktionsfähig, berichten die Forscher.

Mit dem Nachbau der funktionsfähigen Chromosomen ist nun erstmals ein Chromosom eines sogenannten eukaryotischen Lebewesens synthetisch hergestellt worden. Unter diesem Begriff werden Lebewesen mit einem Zellkern zusammengefasst, wie in etwa Pflanzen, Tiere oder Pilze.

Die Wissenschaftler bauten das Chromosom 3 der Hefe nach, das drittkleinste der insgesamt 16 Chromosomen der Hefe. Dieses Chromosom besteht aus 316.000 Basenpaaren, welche bereits seit etwa 1995 bekannt sind.

Für den Nachbau entfernten die Forscher zunächst in einer Computersimulation alle überflüssigen oder doppelten Basenpaare. Sie fügte zudem sogenannte Marker hinzu, Basenpaare die später als Markierung dienen um bestimmte Gene später zu verändern oder zu löschen.

Nach der Simulation am Computer machten sich die Forscher daran das Chromosom zu synthetisieren. Die Gesamte Konstruktion des Chromosoms dauert sieben Jahre. Das fertige Chromosom mit dem Namen sny3 ist mit gut 272.000 Basenpaaren etwas kleiner als das natürliche Gegenstück. Es funktioniert dennoch genauso gut. "Wenn man das Genom verändert, ist das ein Glücksspiel. Eine falsche Veränderung und die Zelle stirbt", erklärt De Boeke. "Wir haben über 50 000 Veränderungen in dem Chromosom vorgenommen und unsere Hefe lebt immer noch. Das ist bemerkenswert."

In zukünftigen Versuchen wollen die Wissenschaftler die Gene bestimmen, welche für das Überleben der Hefe notwendig sind. Dies ist eine der elementarsten Fragen bei der Erschaffung künstlichen Lebens in der synthetischen Biologie. "Rasche Fortschritte in der synthetischen Biologie in Kombination mit den sinkenden Kosten der DNA-Synthese lassen es bald möglich erscheinen, neue eukaryotische Genome - inklusive Genome von Pflanzen und Tieren - mit synthetischen Chromosomen zu bauen", schreiben die Wissenschaftler abschließend.

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