Genforschung Reise zu den Ursprüngen des Lebens


Fünf Jahre nach seiner spektakulären Entschlüsselung des menschlichen Genoms segelt CRAIG VENTER jetzt um die Welt. Er will das Erbgut unzähliger Meeresorganismen einsammeln. Ziel des exzentrischen Genies: den Stammbaum der Evolution zu vervollständigen - und bahnbrechende Erfindungen zu ermöglichen.

Der Generalstab einer 14-Millionen-Dollar-Expedition tritt zur Lagebesprechung an. Man läuft barfuß, gibt sich locker in Shorts und Tahiti-Hemd. Es ist ein träger Nachmittag im Hafen von Sydney, sanft schaukelt die Yacht mit dem Namen "Sorcerer II" ("Zauberer II") auf dem Wasser. Routenplanung steht auf der Tagesordnung, nicht zum ersten Mal. Gesucht wird der beste Weg für die nächsten Etappen einer Reise um die Erde.

Die Crew blättert in Atlanten und Reiseführern, studiert globale Windströme, misst Distanzen. "Wo genau liegt Mosambik?", fragt jemand. "Ist Tansania politisch stabil?" "Gibt es Flugverbindungen zur Weihnachtsinsel?" Das hört sich an nach einem Weltenbummel für Millionäre - doch diese Reise soll die Wissenschaft revolutionieren.

Während der großen Fahrt will ein Mann Millionen Gene aus den Ozeanen fischen, das Erbgut von Meeresmikroben. Aus diesen Winzwesen ist alles komplexere Leben entstanden, sie sind der Ursprung unseres Seins. Die Gene der Mikroben sollen nun als Rohstoffe für Erfindungen dienen, sie sollen helfen, gravierende Probleme der Menschheit zu lösen: so die globale Umweltverschmutzung und die Energieverknappung.

Am Ende der fast vierjährigen Weltumsegelung will der Herr der "Sorcerer" den Forschern eine digitale "Weltkarte der Gene" präsentieren. Sie soll zeigen, welches Erbgut in welchen Gewässern gefunden wurde. Mehr noch: Anhand dieser Weltkarte sollen letzte Lücken in der Geschichte der Evolution geschlossen, soll Darwins Werk vollendet werden.

Es geht also um Grosses,

Revolutionäres, Visionäres - wie eigentlich immer bei J. Craig Venter, Mediziner und Genforscher, blaue Augen, grauer Seemannsbart, goldene Rolex, 25 Ehrendoktortitel.

Dieser weltbekannte Wissenschaftler hängt gerade tief im Sessel seiner Fünf-Millionen-Dollar-Yacht, legt die nächsten Stationen der Weltumsegelung fest und grübelt: Soll er nun Schoko-Kuchen mit Sahne probieren oder nicht? Genetisch gesehen, auf keinen Fall. "Zu viel Fett", grummelt er. Das Problem ist sein APOe4-Gen - er hat ein erhöhtes Herzerkrankungsrisiko. Woher er das weiß? Schließlich sei sein Erbgut beinahe vollständig entschlüsselt, grinst Venter. Dann nimmt er sich ein Stück vom Kuchen. Ohne Sahne.

J. Craig Venter war einer der DNA-Spender, als in den späten 90er Jahren das Genom des Homo sapiens sequenziert wurde. Herausfinden, in welcher Reihenfolge die alles bestimmenden Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin in den menschlichen Erbanlagen vorkommen - das ist die Voraussetzung, um zu erforschen, welche dieser Basenkombinationen zusammenwirken, um dem Menschen bestimmte Eigenschaften zu verleihen, um den Aufbau und die Funktion seines Organismus zu bestimmen. Die Sequenzierung des menschlichen Genoms schien vielen Wissenschaftlern bedeutender als die Raumfahrt zum Mond, das Vorhaben war auf 15 bis 20 Jahre angelegt. Craig Venter gelang es mit seiner Firma "Celera" und seiner zunächst sehr umstrittenen "Schrotschuss-Methode" (siehe Grafik) innerhalb von drei Jahren. Vor gut fünf Jahren, Ende Juni 2000, stand er gemeinsam mit Francis Collins vom staatlichen "Human Genome Project" im Weißen Haus und verkündete die Sensation.

Sehr schnell

wurde der Forscher sehr reich. Zeitweilig betrug der Wert seiner "Celera"-Aktienanteile 952 Millionen Dollar. Venter wurde zum "bad boy" der Branche, verachtet ob seines gewaltigen Selbstbewusstseins, gefürchtet wegen seiner risikofreudigen Verbissenheit, belächelt wegen seiner Ungeduld. Man nannte ihn "Gen-Krieger", "Darth Venter", und mancher gönnte ihm den Absturz, als 2001 der Börsenkurs von "Celera" in den Keller ging, als der laute Held sein Unternehmen verlassen musste, als seine Ehe in die Brüche ging.

Ein Jahr lang jammerte Venter, dann investierte er 100 Millionen Dollar in ein neues, nach ihm benanntes Forschungsinstitut. Natürlich ist er davon überzeugt, er habe längst einen Nobelpreis verdient. Ebenso unverdrossen eifert er: "Ich will das Unmögliche möglich machen: Ich möchte alles Leben sammeln." Und weil der passionierte Segler seit langem einmal um die Welt schippern wollte, erklärte Venter alle Ozeane zum genetischen Testgebiet, seine Reise zur Expedition, seine Yacht zum Forschungsschiff. Er ließ zwei simple Wassertanks und eine Filteranlage installieren, heuerte eine nette Crew an sowie den jungen Mikrobiologen Jeff Hoffman. "So eine Chance gibt es nur einmal im Leben", strahlt Jeff Hoffman.

Zwei Jahre sollte die Expedition der 29-Meter-Yacht eigentlich dauern, von der kanadischen Ostküste aus 25 000 Meilen durch die schöneren Regionen der Welt führen. Inzwischen ist diese Zeit verstrichen, und Venter prognostiziert weitere eineinhalb bis zwei Jahre. Schlechtes Wetter und Reparaturen haben den Zeitplan durcheinander gebracht. Im Augenblick hält sich der Expedionstrupp am Great Barrier Reef auf. Neben der täglichen Arbeit steht Entspannendes auf dem Programm: Tauchen, Surfen und Mitternachtspartys unter tropischem Sternenhimmel. Manchmal kommen nette Mädchen dazu. Craig Venter schmeichelt es, beneidet zu werden.

Der Kurs der "Zauberer II" (siehe Grafik) folgt den Routen großer Entdecker: der britischen Naturforscher Joseph Banks und Charles Darwin im 18. und 19. Jahrhundert. Darwin sammelte Finken auf den Galapagos-Inseln, entdeckte einen Laufvogel in Argentinien und verfasste schließlich seine revolutionäre Schrift "Von der Entstehung der Arten". Darwin quälte sich mit seinen Erkenntnissen, fürchtete die Fragen seiner frommen Frau Emma - und doch: Er musste Gott infrage stellen. Craig Venter will Darwins Theorien über die Evolution mikrobiologisch nachvollziehen. Und mit Gott hat er dabei gar kein Problem. "Alles Leben hat den gleichen Ursprung", sagt er. "Denn einige Gene sind in jedem Lebewesen dieses Planeten vorhanden, ob Bakterie, ob Mensch. Das bedeutet, wir haben alle die gleichen Vorfahren. Evolution ist ein Fakt. Keine Theorie. Darwin hatte Recht."

Doch Venter will mehr

als Darwin. Viel mehr. Er will nicht nur beobachten. Venter will eingreifen. Er steht am Steuer seiner Yacht und sagt: "Wir werden den Verlauf der Evolution ändern. Zum Wohle der Menschheit! Wir werden die globale Katastrophe verhindern! Wir werden Lösungen finden für das Energieproblem!"

Sein Gedankengang ist verblüffend schlicht: Das Leben kommt aus den Ozeanen. Die sind voll von Mikroorganismen - den wichtigsten Lebewesen der Erde. Seit 3,8 Milliarden Jahren bevölkern sie den Planeten, bilden die Basis des Lebens. Mikroorganismen überleben auch dort, wo sonst nichts überlebt. Sie finden sich an kochend heißen Schwefelquellen in den lichtlosen Tiefen des Ozeans. Sie überstehen eisige Kälte ebenso wie Dauer-Bombardements mit hochradioaktiven Strahlen. Sie absorbieren riesige Mengen klimaveränderndes Kohlendioxid, pumpen den Kohlenstoff auf den Grund des Ozeans. Vor allem aber speichern sie jede Menge Energie - umweltschonend, aus Sonnenlicht.

Mikroorganismen sind die Alleskönner der Erde. Geschätzte 10 bis 100 Millionen Arten gibt es. Nur etwa 5700 sind vollständig erforscht. Wer die Gene der winzigen Wesen aus den Ozeanen einfangen und entschlüsseln kann, wer die Chemie ihrer Überlebensstrategien nachvollzieht, der kann, so Venters Plan, die Erbanlagen industriell nutzbar machen. Bakterien-Gene könnten eines Tages eingesetzt werden, um radioaktive Abfälle zu beseitigen oder verseuchtes Grundwasser zu säubern. Entsprechende Versuche laufen bereits. Vor allem aber soll die Mikroben-Jagd genutzt werden, um in den nächsten 30 Jahren alternative Energieproduzenten zu finden und einzusetzen. "Biophotolyse" lautet eines der Zauberwörter. Mit Hilfe dieser Technik produzieren Bakterien den Energieträger Wasserstoff. Doch niemand weiß genau, wie.

Es ist nicht mehr

als eine waghalsige Hoffnung auf Energiesicherheit und ein Milliardengeschäft, aber sie reicht dem US-Energieministerium, um in den kommenden zwei Jahren 155 Millionen Dollar in die genetische Erforschung von Mikroorganismen zu investieren und dabei auch Craig Venters Expedition zu finanzieren.

"Zum Glück mischt Venter wieder einmal alles auf", meint Aristides Patrinos, der einflussreiche Direktor für Biologische und Umwelt-Forschung im US-Energieministerium. "Seine Expedition wird dazu beitragen, ein neues Bild der Natur zu zeichnen. Schon die ersten Ergebnisse sind erstaunlich. So viel Vielfalt hatten wir nicht erwartet. Er hat einfach den Mut und die Technologie, Millionen Gene zu entschlüsseln."

Die komplizierten Apparaturen, die Venter für die Gen-Jagd braucht, stehen im nagelneuen "J. Craig-Venter-Institut" in der "Straße der Medizin" in Rockville, nördlich von Washington. An Bord der "Sorcerer II" hingegen wird nicht viel High Tech gebraucht. Ungefähr alle 300 Kilometer stoppt die Yacht. Dann lässt Bord-Biologe Jeff Hoffman einen Schlauch ins Meer, pumpt 200 Liter Meerwasser in den Plastiktank, filtert es fünf Stunden lang. Das Ergebnis, runde Papierstücke voller Mikroorganismen, lagert dann bei minus 20 Grad zwischen Eiskrem und Pizza in der Bordgefriertruhe, bis es per Flugzeug nach Rockville gelangt. Dort beginnt die Feinarbeit (s. Grafik S. 75): Venters Laborleiterin Cynthia Pfannkoch zerschnipselt die Papiere, wäscht alle Zellstrukturen heraus, bis nur noch DNA in einer Lösung übrig bleibt. Unter dem Druck von Stickstoffgas werden die langen DNA-Moleküle in Sequenzen zerschossen. Es bleibt eine durchsichtige Flüssigkeit, abgefüllt in Plastikfläschchen.

Fünf weitere Tage dauert die genetische Entschlüsselung der DNA-Sequenzen in Venters Technologiezentrum am "Platz der Forschung" in Rockville. Hier arbeiten 100 Biotechnologen, Software-Experten und Ingenieure. Sie vervielfältigen die DNA-Sequenzen, dann waschen, schleudern und filtern sie sie in einem ebenso komplizierten wie geheimen Prozess so lange, bis die reine DNA übrig bleibt. Denn nur vollkommen reine DNA darf in die Maschinenhalle.

Dort, im Allerheiligsten,

stehen 100 Sequenzierungsmaschinen, in denen starke Laser die farbig markierten DNA-Stücke abtasten. Jeden Tag entziffern diese Maschinen 100 Millionen Basenpaare - damit ist Venters Gen-Entschlüsselungsfabrik eine der größten in der Welt. Jeden Tag spuckt sie neue gigantische Datensätze aus, speist sie in Gen-Datenbanken ein. Dort kann sie jeder abrufen, Forscher, Regierungen, Pharmakonzerne. Chemie aus den Ozeanen - so entsteht Venters digitale Weltkarte der Gene.

Im Sommer 2002 unternahm Venter eine Testfahrt in die Sargasso-See bei den Bermuda-Inseln. Die erstaunliche Ausbeute: Allein in den ersten sechs Proben steckten mehr als 1,2 Millionen neuer Gene - fast zehnmal so viel wie bis dahin weltweit bekannt waren. Darunter fanden sich 782 "Photorezeptoren-Gene". Mit deren Hilfe gelingt es winzigen Meeresbewohnern, Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen. Ebenfalls neu: 50 000 Gene für die Verarbeitung von Wasserstoff. "Bislang verlaufen alle Versuche, Energie aus Sonnenlicht oder Wasserstoff zu beziehen, nicht sonderlich erfolgreich", sagt Venter. "Ich glaube, die Biologie wird dies grundlegend ändern. Und dafür liefere ich das Material." Dem Wissenschaftsmagazin "Science" jedenfalls gilt schon die Sargasso-Pilotstudie als "Durchbruch".

Seit August 2003 ist die "Sorcerer II" auf großer Fahrt, und alle an Bord sind überzeugt, etwas Wichtiges für die Menschheit zu leisten: Kapitän Charlie Howard, der andernfalls schwerreiche Gäste durch die Karibik schippern würde. Brooke Hill und Cyrus Foote, die Matrosen mit Interesse für Meeresbiologie, und Jeff Hoffman, der Bord-Biologe. Ab und zu lässt sich Craig Venter einfliegen, bleibt ein paar Wochen, manchmal nur einige Tage. Für Sonne, Wind und Wellen, mit Internetanschluss. Wenn Jeff die Proben nach Amerika schickt, schreibt er manchmal kurze Nachrichten über das anstrengende Leben an Bord auf die Umschläge: "Wir haben keinen Jack Daniels mehr." Oder: "Die Frauen in Panama sind wirklich heiß."

Bis Ende dieses Jahres

will Venter mindestens acht Millionen Gene entdeckt haben. Doch was sollen Biologen anfangen mit der Flut digitaler Daten, mit Genen, deren Funktion größtenteils unbekannt ist? Wer soll die Weltkarte der Gene lesen? Craig Venter antwortet selbstbewusst: "Selbst wenn alle Biologen dieser Erde den Rest ihres Lebens mit meinen Daten verbringen würden, sie kämen nicht weit. Also brauchen wir neue Werkzeuge. So etwas wie Roboter, die Gene testen können. Wir brauchen das synthetische Genom."

Venters Idee: Aus einer Zelle wird alles Erbgut entfernt. Ein künstliches Genom, das alle wichtigen Lebensfunktionen besitzt, wird dann in diese Blankozelle eingesetzt, um sie wieder "lebendig" zu machen. Würden anschließend zusätzliche Gene in die künstliche Zelle eingepflanzt, könnte man deren Funktion schnell erfassen - und eventuell gezielt nutzen.

In zwei Jahren will Venter eine künstliche Bakterie präsentieren. Kühl weist er jede Kritik zurück: "Der Nutzen durch synthetisches Leben wird größer sein als die potenzielle Gefahr. Jede Wissenschaft birgt Gefahren. Wir müssen nur offen damit um- gehen, es darf keine Geheimnisse geben." Er lacht sein schönstes, sein dämonischstes Lachen. "Unsere Entdeckungen werden die Welt verändern. Glauben Sie mir, auch ich werde es noch erleben."

J. Craig Venter ist 58 Jahre alt. Er will noch den Nobelpreis.

Katja Gloger print

Mehr zum Thema


Wissenscommunity


Newsticker