Genomeditierung für die menschliche Besiedlung von Mond und Mars

Bei Überlegungen zu menschlichen Siedlungen auf dem Mond, dem Mars und noch weiter entfernten Orten stehen meist Reisezeiten, Ernährung und Strahlenrisiken im Mittelpunkt.

Mars-Erkundung: Menschen oder Roboter

Im tiefen Weltraum werden wir zweifellos mit einer lebensfeindlichen Umgebung konfrontiert sein. Einige Vordenker verweisen deshalb auf die Genomeditierung als Möglichkeit, Menschen widerstandsfähig genug zu machen, um unter diesen extremen Bedingungen weiter in das Sonnensystem vorzudringen.

Im Jänner hatte ich das Glück, einer lang erwarteten Debatte zwischen dem Astronomer Royal Lord Martin Rees und dem Befürworter der Mars-Erkundung Dr. Robert Zubrin beizuwohnen. Bei der Veranstaltung der British Interplanetary Society ging es um die Frage, ob die Erforschung des Mars durch Menschen oder Roboter erfolgen sollte.

In dem kürzlich erschienenen Buch „Das Ende der Astronauten“ erläutern Lord Rees und sein Mitautor Donald Goldsmith die Vorteile einer Erforschung des Sonnensystems mit robotischen Raumfahrzeugen und Fahrzeugen, ohne die Kosten und Risiken menschlicher Mitreisender. Dr. Zubrin plädiert hingegen für die Erforschung durch Menschen.

Einigkeit bestand zumindest bei Rees’ Befürwortung der Genomeditierung, mit deren Hilfe Menschen die gewaltigen Herausforderungen auf dem Weg zu einer interplanetaren Spezies bewältigen könnten.

Genomeditierung für die Raumfahrt

Unser Genom umfasst sämtliche DNA in unseren Zellen. Seit 2011 lassen sich Genome einfach und präzise verändern. Den Anfang machte ein molekulares Werkzeug namens Crispr-Cas9, das heute kostengünstig sogar in einem Schullabor verwendet werden kann und bereits auf der Internationalen Raumstation zum Einsatz kam.

Danach folgten Verfahren, die als Basen- und Prime-Editing bezeichnet werden und mit denen sich winzigste Veränderungen im Genom jedes lebenden Organismus vornehmen lassen.

Die möglichen Einsatzbereiche der Genomeditierung, um weitere Reisen zu ermöglichen, sind beinahe grenzenlos. Zu den schwerwiegendsten Gefahren für Astronautinnen und Astronauten im tiefen Weltraum zählt eine höhere Strahlendosis. Sie kann zahlreiche Abläufe im Körper empfindlich stören und das langfristige Krebsrisiko erhöhen.

Möglicherweise könnten wir mithilfe der Genomeditierung Gene von Pflanzen und Bakterien in Menschen einbringen, die bei radioaktiven Abfällen und nuklearem Fallout Strahlung abbauen können.

Das klingt nach Science-Fiction, doch angesehene Denker wie Lord Rees halten dies für entscheidend, wenn wir uns im Sonnensystem weiter ausbreiten wollen.

Auch das Auffinden und anschließende Einfügen von Genen in den Menschen, die den Alterungsprozess verlangsamen und dem Zellverfall entgegenwirken, könnte hilfreich sein.

Zudem könnten wir Nutzpflanzen so verändern, dass sie den Folgen radioaktiver Belastung standhalten, denn Besatzungen werden ihre Nahrung selbst anbauen müssen. Ebenso wäre es möglich, medizinische Behandlungen auf die jeweiligen genetischen Eigenschaften einer Astronautin oder eines Astronauten zuzuschneiden.

Man stelle sich eine Zukunft vor, in der das menschliche Genom derart umfassend verstanden wird, dass es durch diese neue, personalisierte Medizin formbar geworden ist.

Gene für Extreme

Bärtierchen sind mikroskopisch kleine Tiere, die mitunter als „Wasserbären“ bezeichnet werden. Experimente haben gezeigt, dass diese winzigen Lebewesen extreme Temperaturen, Druckverhältnisse, hohe Strahlung und Hunger überstehen können. Selbst das Vakuum des Weltraums vertragen sie.

Genetikerinnen und Genetiker möchten ihre Genome eingehender verstehen. Eine in Nature veröffentlichte Studie versuchte, jene entscheidenden Gene und Proteine aufzudecken, die diesen Miniaturwesen ihre aussergewöhnliche Stressresistenz verleihen.

Könnten wir Pflanzen widerstandsfähig gegen höchste Strahlungswerte und Umweltstress machen, wenn wir einige der beteiligten Gene in sie einfügen? Es lohnt sich, diese Frage zu untersuchen.

Noch spannender ist die Überlegung, ob das Einbringen von Bärtierchen-Genen in unser eigenes Genom uns robuster gegenüber den harschen Bedingungen im Weltraum machen könnte. Forschende haben bereits nachgewiesen, dass menschliche Zellen im Labor eine höhere Toleranz gegenüber Röntgenstrahlung entwickelten, nachdem Bärtierchen-Gene in sie eingebracht worden waren.

Der Gentransfer von Bärtierchen ist nur ein spekulatives Beispiel dafür, wie sich Menschen und Nutzpflanzen möglicherweise besser an die Raumfahrt anpassen liessen.

Bis Forschende jemals diesen Punkt erreichen, wird noch deutlich mehr Forschung nötig sein. In der Vergangenheit wollten jedoch mehrere Regierungen strenge Beschränkungen für die Nutzung der Genomeditierung und anderer Technologien durchsetzen, mit denen Gene von einer Art in eine andere übertragen werden können.

Deutschland und Kanada zählen zu den vorsichtigsten Ländern, während die Beschränkungen andernorts gelockert zu werden scheinen.

Im November 2018 erklärte der chinesische Wissenschaftler He Jiankui, die ersten genveränderten Babys geschaffen zu haben. Er hatte den ungeborenen Zwillingen ein Gen eingefügt, das Widerstandsfähigkeit gegen eine HIV-Infektion verleiht.

Der Wissenschaftler wurde daraufhin inhaftiert. Inzwischen ist er jedoch wieder frei und darf erneut forschen.

Im neuen Wettlauf ins All könnten manche Staaten mit der Genomeditierung Schritte setzen, zu denen andere Länder – insbesondere westliche Staaten mit bereits strengen Regeln – nicht bereit wären. Wer sich durchsetzt, würde enorme wissenschaftliche und wirtschaftliche Vorteile ernten.

Sollten Rees und andere Zukunftsdenker recht behalten, könnte dieses Forschungsfeld unsere Ausbreitung im Kosmos voranbringen. Die Gesellschaft wird dem jedoch zustimmen müssen.

Widerstand ist wahrscheinlich, weil die tief verwurzelte Angst besteht, die menschliche Spezies dauerhaft zu verändern. Da Basen- und Prime-Editing die Präzision gezielter Genomeditierung weiter erhöht haben, wird deutlich, dass sich die Technologie schneller entwickelt als die gesellschaftliche Debatte.

Wahrscheinlich wird ein Land den Schritt wagen, vor dem andere zurückschrecken. Erst dann werden wir erfahren, wie tragfähig diese Ideen tatsächlich sind.

Bis dahin bleibt uns nur neugierige Spekulation – und vielleicht auch ein wenig Begeisterung.

Sam McKee, Associate Tutor und Doktorand für Wissenschaftsphilosophie, Manchester Metropolitan University

Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.