Die Forschung in der synthetischen Biologie eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis und die Manipulation von Lebensformen. „Spiegelleben“ – ein synthetischer Organismus, dessen molekulares Aussehen das natürliche Leben widerspiegeln würde – scheint derzeit unmöglich. Und so weit ist es auch – selbst die einfachsten Spiegelbakterien wären viel zu komplex, als dass Wissenschaftler versuchen könnten, sie zu erschaffen. Aber es gibt zunehmend Anlass zur Sorge. Da diese Spiegelbakterien den natürlichen Immunmechanismen entkommen, könnten sie eine beispiellose Bedrohung für Ökosysteme und die öffentliche Gesundheit darstellen.
Eine aktuelle Studie unter der Leitung von 38 Wissenschaftlern renommierter Institutionen wie der University of Pittsburgh, der University of Manchester und dem Pasteur Institute warnt vor den potenziellen Gefahren dieser Forschung. Diese in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlichte Analyse fordert eine globale Debatte, um die Entwicklung dieser Organismen zu regulieren, bevor sie unkontrollierbare Risiken darstellen. Diese Position unterstreicht die Dringlichkeit einer strengen ethischen und wissenschaftlichen Überwachung.
Eine wissenschaftliche Innovation, die noch konzeptionell ist
Lassen Sie uns zunächst definieren, was diese Spiegelbakterien sind. Dabei handelt es sich um hypothetische Organismen, die aus invertierten chiralen Molekülen aufgebaut sind. Warum hypothetisch? Weil sie noch nicht erstellt wurden. Sie sind eine konzeptionelle Projektion, die auf theoretischen und technischen Fortschritten in der synthetischen Biologie basiert.
Kehren wir zum Begriff der Chiralität zurück. In der Natur folgen Proteine und Zucker einer bestimmten Ausrichtung, die für ihre biologische Interaktion wesentlich ist. Proteine bestehen aus „linksdrehenden“ Aminosäuren, während Zucker eine „rechtsdrehende“ Konfiguration annimmt. Die Umkehrung dieser Chiralität würde zu grundlegend unterschiedlichen Organismen führen. Sie wären nicht in der Lage, biologisch mit natürlichen Lebensformen in Dialog zu treten. Wie es im Bericht heißt, konnten diese Bakterien weder vom menschlichen Immunsystem noch von typischen mikrobiellen Fressfeinden wie Phagen und Protisten erkannt werden. Diese radikale biologische Kompartimentierung würde diese Einheiten potenziell unsichtbar und unangreifbar für natürliche Kontroll- und Regulierungsmechanismen machen.
Derzeit gibt es keinen lebenden Organismus, der ausschließlich aus Molekülen mit umgekehrter (oder Spiegel-)Chiralität besteht. Weder in der Natur noch in Laboren. Sicherlich wurden für bestimmte Untersuchungen einzelne Spiegelmoleküle wie Proteine oder invertierte Nukleinsäuren synthetisiert. Der Zusammenbau dieser Moleküle zu einer funktionsfähigen Zelle bleibt jedoch eine große technische Herausforderung.
Die Schaffung eines Spiegelbakteriums würde die Überwindung mehrerer wissenschaftlicher Hindernisse erfordern, darunter die Synthese komplexer biologischer Strukturen wie gespiegelter Ribosomen und deren Integration in ein funktionierendes lebendes System. Allerdings machen die rasanten Fortschritte in der synthetischen Biologie dieses Szenario mittel- bis langfristig plausibel. Es ist diese zukünftige Möglichkeit, die Anlass zur Sorge gibt und zur Vorsicht aufruft, auch wenn diese Bakterien noch nicht existieren.
Potenzielle Risiken noch nicht bewertet
Das Risiko geht über die einfache Unfähigkeit des Immunsystems hinaus, zu reagieren. Spiegelbakterien könnten sich theoretisch an natürliche Umgebungen anpassen, indem sie nichtchirale Nährstoffe wie Glycerin oder modifizierte Moleküle nutzen, um ihren Bedarf zu decken. Ohne natürliche Fressfeinde, die ihre Ausbreitung begrenzen, könnten sie sich in verschiedenen Ökosystemen unkontrolliert vermehren und zu großen ökologischen Ungleichgewichten führen.
Natürliche Proteine sind ausschließlich Linkshänder © Tadashi Ando von TUS
Gleichzeitig könnten Infektionen beim Menschen katastrophale Ausmaße annehmen, da Antikörper ihre umgekehrten Ziele nicht erkennen können, ein Phänomen, das mit einer künstlich herbeigeführten Immunschwäche vergleichbar ist. Diese Perspektiven erklären, warum viele Forscher ein Moratorium für diese Arbeit fordern. Sie halten sie derzeit für zu riskant, um ohne strenge Aufsicht weiterverfolgt zu werden.
Eine internationale Reaktion zur Vorbeugung der Risiken von Spiegelbakterien
Die Analyse veröffentlicht in Wissenschaft stellt eine beispiellose kollektive Position hinsichtlich der mit Spiegelbakterien verbundenen Risiken dar. Dieser 300-seitige Bericht, der von einer Gruppe von 38 Wissenschaftlern aus neun Ländern erstellt wurde, warnt vor den Gefahren, die mit dieser Forschung verbunden sind. Zu den Unterzeichnern zählen renommierte Persönlichkeiten wie die Nobelpreisträger Greg Winter und Jack Szostak sowie Spezialisten für Immunologie, Ökologie und Bioethik.
Angesichts des Risikos einer Ausbreitung ohne mögliche Kontrolle empfiehlt der Bericht ein sofortiges Moratorium für ihre Entwicklung. Er fordert die Förderinstitutionen dringend auf, die Unterstützung dieser Projekte einzustellen, solange keine konkreten Beweise für ihre Sicherheit vorliegen. Dieses Plädoyer unterstreicht auch die Dringlichkeit einer öffentlichen und wissenschaftlichen Debatte zur konsequenten Regulierung der Auswirkungen dieser Technologien.
Dennoch erkennen Wissenschaftler den Wert von Spiegelmolekülen über die Entstehung ganzer Organismen hinaus. Diese synthetischen Moleküle, zu denen Proteine oder Nukleinsäuren mit umgekehrter Chiralität gehören, könnten den medizinischen Bereich verändern. Ihre Unfähigkeit, mit normalen biologischen Mechanismen zu interagieren, würde sie zu vielversprechenden Werkzeugen für die Behandlung komplexer Krankheiten machen. Insbesondere in Fällen, in denen aktuelle Immunreaktionen die Wirksamkeit herkömmlicher Therapien einschränken.
Medikamente auf Basis dieser Moleküle könnten enzymatischen Abbauprozessen widerstehen. Dies würde ihre Wirksamkeit im Körper tatsächlich verlängern. Die Unterzeichner des Berichts bestehen darauf, dass diese Forschung in einem streng definierten Rahmen fortgesetzt werden muss. Wir müssen jede Verlagerung hin zur Herstellung von Spiegelbakterien vermeiden, deren Auswirkungen die derzeitigen Kontroll- und Risikomanagementkapazitäten übersteigen würden.
Spiegelbakterien bieten Gelegenheit für einen globalen Dialog
Die mit Spiegelbakterien verbundenen Risiken haben einen Ruf nach weltweitem Handeln ausgelöst. Es wird notwendig, die Forschung in diesem Bereich zu überwachen, bevor sie unkontrollierbare Bedrohungen darstellt. Als Reaktion darauf sind im Jahr 2025 eine Reihe internationaler Konferenzen und Treffen geplant, insbesondere am Pasteur-Institut in Paris, an der Universität Manchester und in Singapur. Ziel dieser Veranstaltungen ist es, Wissenschaftler, politische Entscheidungsträger, Förderinstitutionen und Vertreter der Zivilgesellschaft zusammenzubringen.
Ziel ist die Etablierung ethischer Standards und klarer regulatorischer Rahmenbedingungen. Ziel ist es, potenzielle Gefahren zu antizipieren und gleichzeitig einen Raum für Diskussionen über die Vorteile und Grenzen dieser Technologie zu schaffen. Patrick Cai, Professor für synthetische Genomik an der Universität Manchester, sagte, diese Diskussionen bieten eine seltene Gelegenheit, proaktiv zu handeln. Diese Treffen sollen es ermöglichen, das Streben nach wissenschaftlichem Fortschritt mit verantwortungsvollem Risikomanagement in Einklang zu bringen.
Ziel dieser Initiative ist auch die Stärkung der internationalen Zusammenarbeit. Es ist wichtig, einen Konsens über die Prioritäten und Grenzen der synthetischen Biologieforschung herzustellen. Die daraus resultierenden Technologien, etwa Spiegelmoleküle für therapeutische oder industrielle Anwendungen, gelten als vielversprechend. In der Bioproduktion könnten diese Moleküle Systeme bieten, die resistenter gegen Kontaminationen sind, und so die Effizienz industrieller Prozesse verbessern. Durch die Einführung von Schutzmaßnahmen hoffen Wissenschaftler, die potenziellen Vorteile zu nutzen und Hochrisikoszenarien zu verhindern. Dies soll eine ausgewogene und sichere Entwicklung dieser Technologien gewährleisten.
Quelle: Katarzyna P. Adamala et al., „Konfrontation mit den Risiken des Spiegellebens“, Wissenschaft (2024).
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