„Jenseits von Mendel“ hat diese Gruppe hochkarätiger Biolog:innen und Genetiker:innen ihre Arbeit überschrieben. Gregor Mendel veröffentlichte 1866 die nach ihm benannten Mendelschen Regeln der Vererbung, die er bei Kreuzungsversuchen mit Erbsen entdeckt hatte. Aus ihnen entwickelte sich mit der Erforschung des Erbguts das klassische Modell der Gentechnik. Demnach gibt es für jedes Merkmal einer Pflanze wie Blütenfarbe oder Samengröße ein Gen, das diese Eigenschaft steuert. Gleiches gilt für Stoffwechselprodukte in den Pflanzen. Für jedes Enzym, das die Pflanze produziert, gibt es in diesem Modell ein Gen, das die Produktion steuert. Greift jemand mit neuen gentechnischen Verfahren (NGT) wie Crispr/Cas in dieses Gen ein, kann er damit das Merkmal ändern. Ein Beispiel dafür ist der waxy Mais von Corteva, bei dem die Wissenschaftler:innen des Konzerns ein Gen abgeschaltet und damit die Stärkezusammensetzung in den Körnern geändert haben.

Die Autor:innen loben, dass dieser klassische Ansatz „erstaunliche Einblicke in die Biochemie des Lebens und die Interaktion von Zellen verschafft“ habe. Aber er stoße zunehmend an seine Grenzen. Etwa wenn es darum gehe zu erklären, warum es innerhalb der Individuen einer Art zu unterschiedlichen Ergebnissen führen kann, wenn ein Gen geändert wird. Die Expert:innen nennen dafür in ihrem Aufsatz mehrere Gründe. Damit bestätigen sie, was die Kritiker:innen der Agrogentechnik schon seit langem gegen das mechanistische Denken von Gentechniker:innen ins Feld führen: Es wird dem komplexen Zusammenwirken innerhalb des Genoms und von Genom und Umwelt nicht gerecht.

So nennt der Aufsatz Umweltfaktoren, die das Genom und die Entwicklung vom Samen zum erwachsenen Organismus beeinflussen. Das ist ein längst bekannter Effekt, der immer wieder dazu führt, dass im Labor gentechnisch veränderte Pflanzen zwar im Gewächshaus in kontrollierter Umgebung die erwarteten Resultate zeigen. Sobald sie jedoch auf dem Acker wachsen, mit unterschiedlichen Böden und Witterungseinflüssen, zeigen sich die Ergebnisse längst nicht mehr so deutlich.

Aufgeführt wird auch der Pleiotropie-Effekt: Ein Gen kann je nach Umgebung unterschiedliche Aufgaben erfüllen oder zu unterschiedlichen Ausprägungen führen. Dieser Effekt kann bei gentechnisch veränderten Pflanzen zu unerwarteten Nebeneffekten führen. So hatte etwa die Firma Calyxt die Fettsäurezusammensetzung in einer Sojabohne geändert. Doch sank durch die Änderung im Erbgut auch der Ertrag der Pflanzen, die deshalb kein Landwirt anbauen wollte.

Das Erbgut enthält auch Gene, die einschreiten, wenn ein anderes Gen durch eine Mutation aus der Rolle fällt. Sie können dann seine Wirkung unterdrücken oder ausgleichen. Mit diesem Suppressor-Effekt schützt das Erbgut oft besonders wichtige Gene vor unerwünschten Veränderungen oder Eingriffen.

Aufgrund dieser Unwägbarkeiten und der vielen Wissenslücken im Zusammenspiel all dieser Faktoren, plädieren die Autor:innen für ein grundsätzliches Umdenken: „Die Mehrzahl biologischer Merkmale – von Körperformen über physiologische Funktionen bis hin zu Krankheitsrisiken – entsteht aus dem Zusammenspiel sehr vieler Gene. Die Effekte einzelner Varianten sind dabei meist klein, häufig kontextabhängig und werden stark durch Umweltbedingungen sowie den genetischen Hintergrund eines Individuums beeinflusst“, heißt es dazu in der Mitteilung des Max-Planck-Instituts für Biologie, von dem Wissenschaftler:innen an der Arbeit beteiligt waren. Für die künftige Forschung bedeute das: „Weg von der Suche nach einzelnen, klar abgegrenzten Genwirkungen – hin zu experimentellen Ansätzen, die genetische Komplexität nicht als Störfaktor behandeln, sondern als Ausgangspunkt.“ [lf]