Ein gentechnisch verändertes Lebensmittel: Die Flavr Savr®-Tomate

Die Flavr Savr®-Tomate Biotechnologie

Nicht, weil die Tomate in der Weltproduktion an erster Stelle des Gemüseanbaus steht, wollen wir an den Anfang der Betrachtung die Flavr Savr®-, die Tomate "ohne Aromaverlust", stellen (Flavr Savr® ist streng genommen nur die Bezeichnung für das Saatgut, aber weil der Name so populär ist, bleiben wir auch hier dabei); vielmehr, weil sie als erstes gentechnisch verändertes Lebensmittel tatsächlich bereits auf dem Markt, wenn auch bisher nur in den Vereinigten Staaten, erhältlich ist und die Gemüter auch bei uns dementsprechend erregt hat.

Die schöne rote Farbe der Tomate trägt wahrscheinlich ganz wesentlich zu ihrer Beliebtheit bei. Die Tomate wird in Nord-, Mittel- (vor allem in Mexiko) und Südamerika, in Europa vor allem in Italien, Spanien und Holland angebaut und über lange Wege zum Verbraucher transportiert. Die vom Verbraucher erwarteten leuchtend roten Tomaten sind aber zu empfindlich, um einen solchen Transport "unbeschadet" zu überleben. Deshalb werden die Tomaten grün gepflückt, gekühlt transportiert und am Zielort, was die wenigsten von uns, zumindest vor Einführung der gentechnisch veränderten "Geschmacksretter-Tomate", wohl wussten, mit Ethylen begast, um den abschließenden Reifungsprozess einzuleiten bzw. zu beschleunigen.

Die Reifung von Früchten ist mit der Biosynthese von Ethylen gekoppelt. Die Verbindung erhöht die Permeabilität von Zellmembranen und beschleunigt auf diese Weise wahrscheinlich den Stoffwechsel und damit die Fruchtreifung. Während der Reifung der Frucht werden durch die Aktivität von Enzymen gesteuerte Prozesse eingeleitet, die Struktur, Geschmack, Aroma und Haltbarkeit beeinflussen. Besonders beim Nachreifen, wo die Frucht vom lebenden Gesamtverband der Pflanze getrennt ist, lassen sich diese durch eine Vielzahl von Enzymen bewirkten Veränderungen beobachten: einerseits die erwünschte Aroma- und Geschmacksbildung, andererseits aber auch Abbauprozesse, die für das "Weichwerden" der Früchte verantwortlich sind. Vollreife ohne dieses Weichwerden heißt daher das züchterische Ziel nicht nur bei der Tomate, sondern auch bei anderen Gemüsen und Früchten.

Was ist nun das besondere an dieser Gen-Tomate, wie sie im Volksmund bezeichnet wird? Das Entwicklungsziel der Firma Calgene war eine Tomate, die länger am Stock reifen und dabei ihr volles Aroma entfalten konnte, ohne weich zu werden, d.h. ohne die Transport- und Lagerfähigkeit der Tomate einzuschränken. Dieses Ziel konnte erst angegangen werden, als man das Gen für das Enzym entdeckt hatte, welches das "Matschigwerden" der Tomate verursacht: die Polygalacturonase, die während des normalen Reifungs- und Alterungsprozesses gebildet wird; sie greift die pflanzlichen Zellwände an und löst diese auf, die Früchte werden schrumpelig und matschig. Dieser wertmindernde und schließlich zum Verderb führende Prozess ist dem "Teigigwerden" von Kernobst, z.B. Apfel oder Birne, vergleichbar, das maßgeblich ebenfalls von den pektinabbauenden Enzymen, den Polygalacturonasen, verursacht wird.

In der Flavr Savr®- oder "Antimatsch"-Tomate kann die Polygalacturonase nicht bzw. nur in ganz geringen Mengen gebildet werden. Dazu wurde das Gen für die Polygalacturonase aus der Tomate isoliert und in umgekehrter Richtung ("anti-sense") wie das natürliche Gen hinter einen pflanzlichen Promotor gesetzt. Dieses Konstrukt - "Promotor plus Gen falsch herum" - wurde mittels Agrobakterien-System in die DNA der Tomate eingeschleust. Hier passiert nun folgendes: in einem bestimmten Stadium des Reifungsprozesses werden beide Gene angeschaltet, d.h. in mRNA übersetzt. Die natürliche, einzelsträngige mRNA und die gentechnisch eingebaute, einzelsträngige antisense-mRNA bilden einen Doppelstrang, weil sie wie die beiden Stränge der DNA zueinander passen. Durch dieses "Abfangen" der natürlichen mRNA wird die Bildung des Proteins fast komplett verhindert, die Zellwände bleiben intakt, und die Tomate bleibt länger prall und rund.

Die Flavr Savr®-Tomate ist der erste gentechnisch veränderte Organismus auf dem Markt. Sie bleibt nach dem Ernten ungefähr 14 Tage länger fest als herkömmliche Tomaten. Das hat den Vorteil, dass diese Tomate am Stock reifen kann; damit sollen auch ihre Geschmacks- und Aromaeigenschaften voll entfaltet werden. Die verwendete "antisense-Technik" führt dazu, dass hier kein zusätzliches Protein gebildet, sondern die Bildung eines Tomaten-eigenen Proteins unterdrückt wird. Dieses Protein, die Polygalacturonase (PG), ist ein Enzym, das in der reifenden Frucht die Zellwände abbaut. In der Folge wird die Tomate matschig. In das Tomatengenom wurde das zum Polygalacturonase-Gen komplementäre Gen eingebaut (dieses ist zwar auf dem DNA-Gegenstrang bereits natürlicherweise vorhanden, kann aber nicht in ein Protein übersetzt werden, weil auf diesem Strang z.B. keine Bindestelle für die RNA-Polymerase existiert). Von dem eingebauten Gen wird in der Zelle eine mRNA-Kopie hergestellt, die entsprechend komplementär zu der mRNA-Kopie des Polygalacturonase-Gens ist. Die beiden mRNAs bilden einen Doppelstrang, damit steht die PG-mRNA nicht oder nur noch in sehr geringen Mengen für die PG-Synthese zur Verfügung. Die Zellwände werden nicht angegriffen, die Tomate bleibt fest.

Die transgenen Tomaten können am Stock reifen und müssen nicht mehr grün gepflückt werden. Dabei können sie neben der Farbe auch geschmacks- und wertgebende Inhaltsstoffe (z.B. Vitamine) voll entwickeln und gelangen trotz langer Transportwege in einem optisch und geschmacklich attraktiven sowie schnittfesten Zustand zum Verbraucher. Auch längere Lagerzeiten sind ohne Kühlung möglich. Allerdings muss beachtet werden, dass dabei ein Verlust an Vitaminen und anderen Inhaltsstoffen auftreten kann. Deshalb wird auch innerhalb der deutschen Lebensmittelwirtschaft angeregt, den Verbraucher durch eine Kennzeichnung des Ernte- oder Mindesthaltbarkeitsdatums über den Frischezustand der Früchte zu informieren. Ob eine Kennzeichnung aufgrund der gentechnisch eingeführten Veränderung zu erfolgen hat, ist im europäischen Binnenmarkt noch umstritten.

Nach jahrelangem Tauziehen um eine Kennzeichnungspflicht hat die zuständige US-Behörde FDA (Food and Drug Administration; Zulassungsbehörde für Lebensmittel und Pharmaka) jedenfalls befunden, dass keine besondere Kennzeichnung erfolgen muss. Die Flavr Savr®-Tomate wird nach allen von der FDA durchgeführten Prüfungen als "genauso unbedenklich, wie alle anderen auf dem Markt befindlichen Tomaten" bewertet. Gesundheitlich begründete Bedenken gibt es also bei der gentechnisch veränderten Tomate nicht. Durch das in umgekehrter Orientierung eingebrachte Polygalacturonase-Gen entsteht in der Tomate kein neues Genprodukt, das die Tomate verändern könnte. Das antisense-Konzept wurde aus der Überlegung entwickelt, kein neues Gen in eine Pflanze einzuführen, sondern ein vorhandenes, bekanntes Gen auszuschalten bzw. in seiner bekannten Wirkung zu minimieren.

Bedenken werden von "Gentechnik-Kritikern" wegen des Kanamycin-Resistenzgens vorgebracht, das als Selektions-Markergen in die Tomate eingesetzt und nicht wieder durch Rückkreuzung entfernt wurde. Das Kanamycin-Resistenzgen codiert ein Protein, welches das Antibiotikum Kanamycin unschädlich macht. Falls Bakterien im Magen-Darm-Trakt ein solches Antibiotika-Resistenzgen aus der Nahrung aufnehmen, in ihr Genom einbauen und das entsprechende Protein bilden, wären diese Darmbakterien resistent gegen das Antibiotikum Kanamycin: es hätte als Medikament bei einer Infektion des Magen-Darm-Trakts oder zur Sterilisation des Darms vor einer Operation keine Wirkung mehr (das Antibiotikum Kanamycin - es gehört zur Gruppe der Aminoglykoside - wird aber wegen seiner negativen Auswirkungen auf den Gehörsinn nicht mehr systemisch, z.B. für Darmsterilisationen, sondern nur noch in Augentropfen und Hautsalben lokal verwendet. Es gibt eine Kreuzresistenz mit einem anderen Aminoglykosid-Antibiotikum, aber auch dieses wird heute nicht mehr für Darmsterilisationen eingesetzt). Aus einer Vielzahl wissenschaftlicher Untersuchungen zu diesem Thema haben sich allerdings keine Hinweise darauf ergeben, dass eine solche Übertragung stattfindet.

Quelle: BLL