Gentechnik bei Tieren: Transgene Fische

Nicht Fisch, nicht Fleisch

Fische lassen sich leicht gentechnisch manipulieren. Die Ergebnisse sind allerdings genauso schlecht wie bei anderen Tierversuchen. Foto: www.fotodatenbank.de

Bei den Fischen scheint schon Routine, wovon die Gentechniker bei Schweinen und Rindern träumen: die Herstellung von superschnell wachsenden Tieren. In den USA, in Kanada und Chile liegen den Behörden die ersten Anträge zur Marktzulassung von gentechnisch veränderten Turbo-Fischen bereits seit einigen Jahren vor. Aber gerade bei Gen-Fischen befürchten Wissenschaftler enorme ökologische Folgen, wenn diese – und davon muss man ausgehen – aus den Zuchtgehegen in den Umweltkreislauf entkommen.

Problem Überfischung
Der weltweite Hunger auf Fisch ist groß. So groß, dass durch die permanente Überfischung der Weltmeere die Fischbestände zusammenbrechen. Pro Jahr gehen durchschnittlich etwa 90 Millionen Tonnen Fisch ins Netz. In Anbetracht einer wachsenden Erdbevölkerung, die es zu ernähren gilt, wird nun fieberhaft nach Alternativen gesucht. Denn eine Steigerung der Fischereiproduktion ist nicht mehr möglich.
Einige sehen in den Aquakulturen, Fischfarmen, eine Lösung. Hier werden Süßwasserfische wie Karpfen und Forellen aber auch marine Fische wie atlantische Lachse, Plattfische und Seebarsche in Zuchtbecken oder Netzgehegen gezüchtet. Dank norwegischer Zuchtfarmen ist somit aus dem Luxusprodukt Lachs eine Massenware geworden. Seit 1986 boomt diese Branche ungebrochen mit einer Wachstumsrate von zehn Prozent. Zur Zeit werden etwa 40 Millionen Tonnen Fisch jährlich in Aquakulturen produziert.
Doch die einstmals freilebenden Fischarten müssen an die artfremden Zuchtbedingungen angepasst werden. Dies wollen die Fischzüchter mit Hilfe der Gentechnologie erreichen. Sie soll das Unmögliche möglich machen: Die Massenproduktion von schnell wachsenden, billigen, robusten und schmackhaften Fischen, die die unnatürlichen Haltungsbedingungen überstehen.

Wie kommt die Ratte in den Lachs?
Nachdem 1982 erstmals der Transfer fremder Gene bei Mäusen gelungen war, brach ein regelrechter Boom aus, diese Technologie auch bei anderen Tierarten anzuwenden. 1985 erschien die erste Veröffentlichung über den erfolgreichen Gen-Transfer bei Goldfischen. Seitdem ist es den Gentechnikern an ungefähr 35 verschiedenen Fischarten gelungen, gentechnische Veränderungen vorzunehmen. Für die Gentechnik ist der Fisch ein praktisches Versuchsobjekt. Um bei Tieren eine dauerhafte Veränderung der Erbanlagen zu erreichen, müssen entweder die Keimzellen (Eier und Samen) oder die gerade befruchteten Eier manipuliert werden (vgl. Umweltnachrichten 96/02). Bei Fischen ist dies relativ einfach, da die Wissenschaftler bei ihnen diese nicht umständlich heraus operieren müssen. Die Befruchtung der Eier und die gesamte Embryonalentwicklung findet bei den Fischen – gut beobachtbar – außerhalb des Körpers statt. Den Eiern mittels einer Kanüle fremdes Erbgut einzuspritzen, gestaltet sich hier einfacher als bei Säugetieren.
Aber die Gentechniker haben bei den Fischen mit den gleichen negativen Auswirkungen zu kämpfen, die durch den ungezielten massiven Eingriff in das Erbgut von Lebewesen hervorgerufen werden: hohe Todesraten und unerwartete Nebenwirkungen wie verkrüppelte Flossen, deformierte Kiemen, verformte Schädel, fehlende Körpersegmente, verringerte Spermaproduktion, verändertes Fressverhalten – um nur einige zu nennen. Wenn alles gut geht, überleben vielleicht 80 Prozent der Fisch-Embryonen den Eingriff. In der Regel aber sind es nur 35 Prozent. Immerhin eine Erfolgsrate, von der die Gentechniker bei Schweinen und Rindern noch träumen. Aber bei wenigen der überlebenden Fische hat sich das fremde Gen in das Erbgut eingeklinkt und entwickelt die gewünschte Wirkung. Manchmal freuen sich die Gendesigner sogar über einen zufälligen Nebeneffekt und versuchen, daraus Kapital zu schlagen: So soll für die kanadische Firma A/F Protein ein Lachs mit einem Gefrierschutz-Gen aus der Flunder zum Verkaufsschlager werden. Eigentlich sollte dieses Gen den Lachs gegen Frost unempfindlicher machen. Stattdessen aber wuchsen die Fische schneller. Trotzdem kein Fehlversuch für die Wissenschaftler: Schnellwachsende Rassen sind wegen ihres eventuellen ökonomischen Gewinns bei den Fischzuchtfarmen heiß begehrt.

Wofür genmanipulierte Fische?

Massenfischhaltung in großen Farmen: eine Lösung gegen den Hunger in der Welt?

- Robustfisch für die Massenhaltung
Hauptziel aller Gen-Experimente bei Fischen ist denn auch die Produktionssteigerung der Tiere. Ähnlich wie bei den anderen landwirtschaftlich genutzten Tieren wie Schweinen, Rindern und Hühnern versucht man mit der Verpflanzung unterschiedlichster Gene aus Mensch, Schwein, Rind oder Ratte eine Wachstumssteigerung zu bewirken. Zum Teil mit Erfolg: Einige solcher gentechnisch veränderter Fische wachsen in der Tat schneller als ihre Artgenossen und haben eine bessere Futterverwertung. Doch eine Wachstumssteigerung gelingt nicht immer. Wie bei unseren Hochleistungsschweinen und -kühen ist bei vielen Zuchtfischen eine Leistungssteigerung kaum mehr möglich. Ihr Wachstumspotenzial ist schon durch konventionelle Zuchtmethoden ausgereizt worden. Die artfremde Haltung der Fische in großen Zuchtbecken mit hoher Besatzdichte und künstlicher Fütterung bringt viele Probleme mit sich: Bakterielle Erkrankungen, Pilz- oder Parasitenbefall breiten sich schnell aus. Viele Zuchtfarmen setzen deswegen hohe Dosen an Medikamenten und Antibiotika ein, um eine genügend große Masse an Fisch auf kleinstem Raum produzieren zu können. Ein Zustand, der regelmäßig für Schlagzeilen sorgt, wenn wieder einmal mit Antibiotika hochbelasteter Fisch oder Schrimps in den Supermarktregalen auftauchen. Da man aber nicht von dem Prinzip „Masse statt Klasse“ abweichen will, hofft man mittels Gentechnologie robustere Fische herzustellen.

- Gen gegen Kälte: Tropenfische im Eiswasser
Für die Industrie ebenso interessant sind Fische, die unempfindlich gegenüber Kälte sind. So genannte Gefrierschutz-Gene aus von Natur aus Kälte toleranten Fischarten wie der Flunder werden auf Wärme liebende Fischarten übertragen. Die Firma A/F-Protein (AFP= Antifreeze Proteins) hat sich darauf spezialisiert und ist weltweit führend in der Entwicklung transgener Fische.

- Sterile Fische
Mittels der Genmanipulation wird versucht, fortpflanzungsunfähige Fische herzustellen, indem beispielsweise bestimmte Gene für den Hormonhaushalt der Fische verändert werden.
Zum einen steckt dahinter – ähnlich wie bei der Terminatortechnologie bei Kulturpflanzen – die Möglichkeit der Industrie, die unerlaubte Vermehrung ihrer patentrechtlich geschützten Kreationen zu verhindern. Auf der anderen Seite sollen sterile Fischlinien die Auskreuzung der artfremden Genkonstrukte in die wildlebenden Arten verhindern.

Mit dem Belzebub gegen den Teufel: Gen-Fische als biologische Schädlingsbekämpfung
Eine ganz andere und ökologisch sehr riskante Anwendungsmöglichkeit der Gentechnologie verfolgen gerade australische Wissenschaftler. Sie wollen mit Hilfe von gentechnisch veränderten Karpfen die in ihren Gewässern nicht heimische europäische Karpfenart ausrotten. Ein Gen namens „Tochterlos“ soll ihnen dabei helfen. Bei Zebrafischen im Labor schon ausprobiert, bewirkt dieses Gen, dass überwiegend nur Männchen gebildet werden. Fische, die mit diesem „Tochterlos-Gen“ ausgerüstet sind, sollen dann in die freie Wildbahn entlassen werden. Die Wissenschaftler hoffen, dass sich das Gen in der unerwünschten Karpfenpopulation ausbreitet. Entstehen fast nur noch Männchen, bricht die gesamte Population zusammen. Man versucht hier den Teufel mit dem Belzebub auszutreiben. Immerhin wollen die Wissenschaftler noch einige Untersuchungen durchführen, bevor sie mit ihrem Projekt in die freie Wildbahn gehen wollen. Sie befürchten nämlich, dass sich das Gen auch auf andere Arten überträgt und diese dann ungewollt ausrottet. Nicht auszudenken, was passiert, wenn solche Fische in europäische Gewässer gelangen!

Das ökologische Risiko: Und sie entkommen doch

Eine Aquakurtur (Fischfarm)

Dass die Fische – auch wenn sie in Aquakulturen gehalten werden – in die freie Wildbahn gelangen, ist sehr wahrscheinlich. Erfahrungen zeigen, dass Tiere regelmäßig aus den Zuchtbecken entweichen. Dabei entwischen nicht nur einzelne, sondern teilweise Hunderttausende von Individuen.
Die Zuchtbecken haben entweder direkten Zugang zum Meer oder liegen in unmittelbarer Nähe der Gewässer. Hier können Gen-Fische, deren Sperma, Eier oder Brut über die Abwässer, übers Austauschwasser bzw. über Verschleppung durch Vögel und andere Tiere nach draußen gelangen. Ein ausbruchsicheres System zu entwickeln, ist sehr kostenintensiv und liegt nicht im ökonomischen Interesse der Züchter. Schlamperei, menschliches Versagen aber auch unvorhergesehene Umweltereignisse wie Unwetter und Hochwasser erhöhen zusätzlich die Wahrscheinlichkeit, dass Fische entkommen. Und die Folgen sind jetzt schon – auch ohne transgene Fische – zu spüren. Das Problem dabei ist, dass die transgenen Fische und die Zuchtfische ihren wildverwandten Arten noch sehr ähnlich sind und ohne weiteres in der freien Natur überleben können. Zusätzlich können sie sich mit ihren wilden Artgenossen paaren. So werden die einheimischen Fischarten von fremden Genen „unterwandert“. In Fischpopulationen gelangen Gene, die in der Natur auch nach Milliarden Jahren Evolution nicht dorthin gelangen würden wie beispielsweise Rinderwachstums-Gene. Was das für Folgen auf evolutionäre Prozesse haben wird, kann keiner beantworten. Klar ist, dass der Prozess, einmal in Gang gesetzt, nicht mehr zu stoppen ist. Haben die transgenen Fische einen Überlebensvorteil gegenüber den wilden Artgenossen, so nehmen sie deren Platz in der Natur ein. Ein Problem, das schon lange bei Zuchtlachsen zu beobachten ist: So verdrängt zunehmend atlantischer Lachs aus den Zuchtfarmen den pazifischen Lachs. Ein Angler in Norwegen fängt in manchen Flüssen kaum mehr einen Wildlachs. Es wird davon ausgegangen, dass in wenigen Jahren der Wildlachsbestand komplett zusammengebrochen ist, weil immer wieder Zuchtlachse aus den Fischfarmen entweichen.
Von den Befürwortern der Gentechnologie wird gerne angeführt, dass die Gen-Fische in ihrer Fitness den natürlichen Artgenossen unterlegen sind. Aber erstaunlicherweise kann genau das zum Exitus einer Fischpopulation führen. Nämlich dann, wenn beispielsweise die weniger Fitten sexuell aktiver sind und somit ihre „schlechteren“ Gene besser verbreiten. Dafür fanden die amerikanischen Wissenschaftler Muir und Howard 1999 ein Beispiel und rechneten in einem Computermodell nach, was passiert, wenn diese Gen-Fische entkommen. Für ihr Experiment verwendeten sie die japanische Fischart Oryzias latipes. Ein in die Embryos eingebrachtes Gen ließ diese schneller wachsen und geschlechtsreif werden, zusätzlich produzierten sie mehr Eier als die nicht genveränderten Tiere. Der Nachteil dieser Gen-Fische: Insgesamt erreichen nur zwei Drittel überhaupt die Geschlechtsreife. Durch die frühzeitige Geschlechtsreife und die höhere Anzahl an Eiern werden die Gene der transgenen Tiere aber in der Fischpopulation mehr verbreitet als die der Wildart. So errechneten die Wissenschaftler, dass in nur 40 Generationen 60 solcher Fische eine Fischpopulation von 60.000 Fischen vernichten würden.
Das Risiko der Auskreuzung wird von den Ökologen als sehr hoch eingestuft. Deswegen versuchen die Gentechniker auch mit anderen Methoden die Fische zu sterilisieren. Die Fischeier werden beispielsweise einem hohen Druck ausgesetzt, damit sich ihr normalerweise doppelter Chromosomensatz auf einen dreifachen erhöht. Solch triploide Fische sind steril. Auch versucht man durch Bestrahlung der Eier mit Gammastrahlung oder durch Geschlechterumwandlung durch Hormontherapie sterile Fischpopulationen zu erzeugen. Aber auch hier gilt: Eine hundertprozentige Sicherheit gibt es nicht. Einige Fische behalten ihre Fruchtbarkeit. Und eben diese wenigen können ein Desaster verursachen.

Ausrottung natürlicher Arten
Aber nicht nur die Auskreuzung in die natürlichen Arten stellt eine Gefahr für die heimische Tierwelt dar: Sie stehen zudem in direkter Konkurrenz mit den wildlebenden Arten. Die meisten transgenen Fische sind Räuber. Fatal, wenn solche Tiere nun – durch Kälteresistenz-Gene robuster oder Wachstums-Gene hungriger gemacht – viel früher im Jahr auf die Jagd gehen. Nämlich dann, wenn in den Gewässern noch kaum Nahrung vorhanden ist. Eine ganze Nahrungskette wird dann bereits zu Beginn unterbrochen: So fressen die transgenen Turbo-Fische nicht nur ihren wildlebenden Artgenossen alles weg, sondern zerstören gleichzeitig die Lebensgrundlage anderer Arten oder fressen sie schlichtweg auf.
Erfahrungen, die wir schon mit nicht-transgenen aber für das jeweilige Gewässer fremden Räuber gemacht haben, sollten uns da eine Warnung sein. So verschwanden durch die Aussetzung fremder Barsch-Arten im afrikanischen Viktoria-See innerhalb eines Jahrzehnts nicht weniger als vierhundert heimische Fischarten!
Auch wenn die eigentlich beabsichtigte Veränderung auf den ersten Blick folgenlos für das jeweilige Ökosystem sein sollte, so können schon kleine ungewollte Nebenwirkungen wie verändertes Revier-, Paarungs- oder Fluchtverhalten im Zusammenspiel der Arten fatale Folgen haben.

Aquakulturen gegen den Hunger?
Wie oben aufgeführt, sehen viele in den Aquakulturen die einzige Möglichkeit, den weltweiten Bedarf an Fisch zu decken und die Ausschlachtung der Weltmeere zu bremsen. Aber je nachdem wie die Aquakulturen geführt werden, sind sie selber ein ökologisches Problem und verbrauchen Ressourcen aus den Weltmeeren.
Ähnlich wie bei der Massentierhaltung von Schweinen, Rindern und Hühnern entsteht auf engstem Raum eine hohe Konzentration an organischen Abfällen. Die meisten Abwässer solcher Anlagen werden ungeklärt in die Flüsse oder in das Meer abgegeben. So gelangen in die sowieso schon überdüngten Gewässer weitere Nährstoffe. Die meisten der Zuchtfische sind Fleischfresser und benötigen eiweißreiches Futter. Um ein Kilo Zuchtfisch heranzuziehen werden zwei bis drei Kilo Fischmehl benötigt. So verschlingen die Fischzuchtfarmen den größten Teil an Fischmehl, hergestellt aus gefangenen Meeresfischen. Die meist mit Parasiten wie der Lachslaus befallenen Zuchtlachse tragen ein übriges zur Ausrottung ihrer Artgenossen bei.
Es gibt aber auch Alternativen: Der Bio-Verband Naturland hat bereits „Richtlinien für eine naturgemäße Aquakultur“ erstellt. Und es gibt schon einige Betriebe, die Karpfen, Lachs oder Forellen aus diesen Öko-Aquakulturen anbieten. Und die Nachfrage steigt. Deswegen wird zur Zeit über eine Ausweitung des neuen einheitlichen Bio-Siegels diskutiert, wonach die Öko-Aquakulturen umweltverträglich wirtschaften, ökologisch erzeugte Futtermittel einsetzen und niedrige Besatzdichten einhalten müssen. Tabu sind Gentechnik und der vorbeugende Einsatz von Antibiotika.

Was kommt auf den Verbraucher zu?
Wie auch bei der Entwicklung von transgenen Kulturpflanzen und ihrer Vermarktung sind die USA und Kanada bei genetisch veränderten Fischen führend. Aber auch in Ländern wie Großbritannien, Norwegen und Japan, Kuba und China wird fleißig an der Entwicklung transgener Fische gearbeitet. Wirtschaftlich interessant sind hierbei vor allem Forellen und Karpfen sowie der atlantische Lachs. Seit 1999 liegt der amerikanischen Lebensmittelbehörde Food and Drugs Administration (FDA) Anträge der Firma A/F Protein für transgene Turbo-Fische vor. Doch die FDA zögert, da der Widerstand seitens der Ökologen groß ist. Noch vor vier Jahren wurde mit einer Zulassung im Jahr 2002 gerechnet. Jetzt wird eine Marktzulassung nicht vor 2005 erwartet, wobei die Fischfarm Aqua Bounty, eine Tochter der A/F Protein, noch auf eine Zulassung 2004 hofft.
Gänzlich gegen die Aufzucht von Gen-Lachsen, die mit Wachstums-Genen aufgepeppt sind, hat sich der U.S.-Bundesstaat Washington ausgesprochen. Die dortige Kommission für Fische und Wildtiere erteilte ein sofort wirksames Aufzuchtverbot für diese Fische.
Auch finden in den USA immer wieder Protestaktionen von Umweltschützern und Ökologen statt. Bis jetzt haben sie Wirkung gezeigt:
So warten immer noch 10-20.000 Gen-Lachse der Firma Aqua Bounty in kanadischen Zuchtbecken auf Käufer. Einige Firmen haben schon aufgegeben: Die schottische Firma Ottery Ferry Salmon sowie die neuseeländische Firma Zealand King Salmon Company haben ihre Pläne zur Produktion und Vermarktung von transgenen Lachsen wegen mangelnder Akzeptanz in der Öffentlichkeit verworfen.
Ein Ökosystem ist ein komplexes Wechselspiel verschiedener Organismen, die sich in Millionen von Jahren aufeinander eingespielt haben. Wird dieses Zusammenspiel plötzlich gestört, kann das zum Zusammenbruch des Ökosystems führen. Unsere Gewässer sind schon durch Umweltverschmutzung, Eintrag fremder Arten, bauliche Maßnahmen, Überfischung usw. geschwächt. Zusätzliche Risiken in Form von gentechnisch veränderten Lebewesen sind nicht tragbar und müssen verhindert werden.

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