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Info zur Vorprojektsstudie Baumzellenarchiv ARCHÉ

Vorbemerkung

    Der Frage nach Sinn und Zweck eines Zellarchivs aus Baummaterialien steht voran die vorerst nicht beantwortbare Frage: warum werden Bäume so alt und Menschen im Verhältnis dazu viel weniger. Dieser Fragestellung folgert indirekt der Zweck eines Zellarchivs aus Baummaterialien.
    Nämlich, wenn Bäume sehr alt werden können, warum für den Mensch dann analog dazu nicht auch ein höheres Alter, und wie ist unter Berücksichtigung dieser Problemstellung der wissenschaftliche Konnex zwischen zwei so verschiedenen, komplexen Lebewesen wie Baum und Mensch zu knüpfen?
    Letztlich ist diese Fragestellung ein Thema einer mehrere Wissenschaftsdisziplinen übergreifende Grundlagenforschung, mit dem klaren zweifachen Sinn, einerseits, wie können tausendjährigen und noch älteren Bäumen zu einem weiteren Überleben geholfen werden und andererseits, lässt sich mit Hilfe gewonnenen Wissens über diese Bäume die Lebensspanne des Individuum Mensch verlängern, bei aller daraus entstehenden gesellschaftlichen Problematik.
    Um aber überhaupt eine Chance für ein zukünftiges Wissen über solch alte Lebewesen zu sichern, ist das Errichten und Betreiben eines Zellarchivs aus Baummaterialien solch alter Bäume von Notwendigkeit. Da genügt keinesfalls der derzeitige Stand der Gensequenzierung und in naher Zukunft verschiedenste Methoden der Proteom-Analyse! In absehbarer Zeit kann ein Zellarchiv aus Materialien solch alter Bäume einen unabschätzbaren  und unbezahlbaren Wert darstellen.

Begriffsdefinition - Begriffsfestlegung

    Warum hier in der Mikrobiologie der nicht übliche Begriff Zellarchiv? Es gilt zuvor drei Begriffe zu klären: nämlich Genbank, in Publikationen fälschlich oft auch Gendatenbank, und eben Zellarchiv.
    Eine Genbank ist eigentlich 'die Genbank', korrekte Schreibweise "GenBank", und enthält u.a. die Rohsequenzen des "Human-Genom-Projekts", kurz HGP (vormals HUGO) mit ca. 35.000 Zugriffe pro Tag. Die GenBank ist eine jedem Internet-Surfer kostenlos zugängliche Datenbank im Internet, in der aus molekularbiologischen Sequentionen gewonnene digitalisierte Informationen über das Genom des Menschen gespeichert sind. Das Ziel des HGP ist die vollständige Aufklärung des menschlichen Erbguts. Es hat sich die ausführliche Kartierung und Identifizierung aller drei Milliarden Basenpaare des einfachen menschlichen Chromosomensatzes zum Ziel gesetzt. Auch gibt es andere öffentlich kostenlos zugängliche Genbanken, z.B. die SNPs (sprich "Snips"), von mehreren internationalen Pharma-Unternehmen und akademischen Forschungsinstituten.
    Eine Gendatenbank ist eine z.B. nur einem Forschungsinstitut oder einer Pharmafirma eigene Datenbank über digitalisierter Genominformationen, deren Daten gegen Bezahlung angefordert werden können. Z.B. die US-Firma Celera Genomics, die ihre Human-Genom-Texte samt Erläuterung zu jedem Gen an Online-Kunden in aller Welt verkaufen will. Also Antwort gegen Bezahlung. Oder z.B. die Firma Incyte, die einen Genomik-Onlinehandel, gewissermaßen einen Versandhandel für Gene begonnen hat zu betreiben.
    Ein Zellarchiv ist dagegen etwas relativ primitives und einfaches, ist sozusagen nur die Archivierung von Zellmaterial unter bestimmten Konservierungsbedingungen, z.B. in mit Stickstoff dauergekühlten Behältnissen. Solche Zellarchive zählen für viele Genetiker und Molekularbiologen zur Standartdausrüstung eines Labors.

Entwicklungstendenzen

    Mittlerweile weiß man von der überzogenen Erwartungshaltung, von dem großen Missverständnis, dass mit der fertigen DNA-Sequenz auch vollständig geklärt sein würde, warum wir krank werden und warum wir altern. Auch wenn wir das komplette Humangenom in Händen haben, hat die Genom-Industrie noch etliche Jahrzehnte am Verstehen und Manipulieren der Funktion der Gene und deren Wirkungen zu arbeiten. Das vorrangige Ziel ist das Verstehen sämtlicher biochemischer Abläufe einer Zelle. Aber schon jetzt kommen die Proteine dran. Denn von der nackten Genom-Sequenz über die Erkennung einzelner Gene hin zur Charakterisierung der Proteine einer Zelle ist es ein weiter Weg. So beginnen in der Forschung Proteine den Genen den Rang abzulaufen.
    Der nächste Schritt ist das Erkennen und Verstehen der Eigenschaften der von den Genen codierten Proteine (gefaltete Ketten von Aminosäuren), mit dem sich die "Proteomik", die Forschung, die dieses Thema abdeckt, befasst. D.h., auf die Frage, was nach dem Genom kommt, steht die Antwort: Vor allem Boten-RNA-Moleküle und Proteinmoleküle. Das sind die Proteine, die die Stoffwechselreaktionen in den Zellen ausführen. In dieser Forschung spricht man auch von "Funktioneller Genomik". Ein wichtiger Zugang hierfür ist die Proteom-Analyse, die es mit bestimmten Techniken ermöglicht, Moleküle direkt im großen Maßstab zu erfassen und zu charakterisieren.
    Die Forscher richten sich vermehrt auf das menschliche Transkriptom und Proteom, also auf die Gesamtheit der Boten-RNAs und Proteine, die eine menschliche Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt produziert. Dafür bauen Chip-Firmen, wie z.B. die kalifornische Firma Affimetrix Chipsätze zur Analyse menschlicher Zellen. Dafür werden in zunehmendem Maße rechnergestützte Analysemethoden verwendet, um die ungeheure Datenflut zu managen und komplexe Reaktionsnetzwerke nachzuzeichnen. Dieser neue Forschungszweig heißt Bioinformatik, bei der die Forschung mehr am Computer (in-silico) und nicht im Reagenzglas (in-vitro) betrieben wird.
    Warum das alles? Weil die Proteine der beste Ansatzpunkt für Pharmaka sind. Auch hierfür interessiert sich die Firma Celera Genomics. Und wie beim menschlichen Genom geht es hier um die Analyse des gesamten menschlichen Proteoms. Das erste Ziel ist eine Landkarte der Wechselwirkungen zwischen den Proteinen und Proteinen-Komplexen. Um dann zu verstehen, welche Funktion hat unser Gen und ist es selbst oder sein Produkt ein Ansatzpunkt für Pharmaka? Keine Frage, warum biotechnische und pharmazeutische Unternehmen so intensiv in diese Richtung forschen und viel Geld investieren, abgesehen von der Problematik der Patentierung.
    Aber die Identifizierung aller menschlichen Proteine ist wieder nur ein erster Schritt für die Strukturbiologen, z.B. die New Yorker "Strukturgenomik-Initiative", die den räumlichen Aufbau normaler und anormaler Proteine mit Hilfe einer automatisierten Röntgenstrukturanalyse zu ermitteln versuchen. Denn erst nach der Strukturaufklärung beginnt das "rationale Moleküldesign". Hier können dann Moleküldesigner gewünschte Verbindungen entwickeln, die gezielt mit bestimmten Stellen der Proteine wechselwirken und sie blockieren oder aktivieren. Es gilt in Zukunft anhand der Muster von Genaktivität und Protein-Bindungsverhalten in gezielt gewählten Zellen gewünschte Reaktionen hervorzurufen.
    In Folge wird intensiv geforscht an der molekularen Architektur der Zellen zur Signalübertragung bzw. um die Signalübertragung, die Prinzipien der Kommunikation innerhalb und zwischen den Zellen besser verstehen und beeinflussen zu können. Wieder geht es um die Proteine, denn hierbei führen Brückenmoleküle Proteine zueinander. Daraus ergeben sich eine Menge Fragestellungen das Signal-Netzwerk betreffend, an deren Anfang Rezeptor-Tyrosinkinasen und SH2-Donänen stehen. Damit sind nun die Zellforscher an der Reihe. Es geht weg von den der alleinigen Behandlung der Gene, hin zu den Proteinen, deren genaue Aufgaben zu erforschen sind. Von vielen Molekülen sind bereits die Aminosäuresequenzen und die Funktionen bekannt. Diese können als Vorlage genutzt werden, um herauszufinden, ob ein neues identifiziertes Gene für ein signalübertragendes Protein codiert und wenn ja, mit welcherart Molekülen dieses Protein kommuniziert. Sind erst genügend solcher Wechselwirkungen erfasst, lässt sich für jeden Zelltyp eine Art innerer Schaltplan im Modell konstruieren. Mit noch ungeahnten Folgen für die Krankheitsbekämpfung. Wachsende Erkenntnisse über solche Zusammenhänge lassen für die Zukunft vermehrt Therapien, die defekte Signalsysteme reparieren oder Fehlsteuerungen kompensieren, anwenden.

Analogie zwischen Planzenchromosomen und Menschenchromosomen

    Zahlreiche Forschergruppen, einerseits Human- und andererseits Pflanzengenetiker, arbeiten in verschiedensten Genom-Projekten. Also nicht nur im Human-Genom-Projekt HGP arbeiten Humangenetiker, sondern z.B. auch im Rahmen des Arabidopsis-Genom-Projekts (die Ackerschmalwand, Arabisopsis thaliana) arbeiten nordamerikanische, europäische und japanische Pflanzengenetiker. Die Entschlüsselung eines kompletten Pflanzengenoms steht unmittelbar bevor bzw. ist schon abgeschlossen.
    Zwar besitzen Pflanzen ein wesentlich kleineres Genom als Menschen, aber auch sie verfügen über zum Teil dem Menschen bzw. Tieren ähnliche Bauanleitungen für Proteine. Und im Vergleich zu niederen Tieren haben bestimmte Pflanzen meist nicht weniger Bauanleitungen. Das ist verwunderlich, wenn man z.B. den kleinen Fadenwurm Chaenorhabditd elegans oder die berühmte Taufliege Drosophila melanogaster betrachtet. Beide haben ein komplettes Nervensystem und zeigen komplexe Verhaltensweisen. Drosophila kann fliegen und mit Hilfe hochentwickelter Augen sehen.
    Also hier trügt höchstwahrscheinlich der Schein, nämlich dass Tiere soviel mehr Bauanleitungen als Pflanzen haben. Pflanzen können vieles, was Tiere nicht können. Sie tun einfach anderes. Und so haben Pflanzen und Tiere eine Menge ähnlicher, zugleich aber natürlich jeweils für sie spezifischen Gene. Auch gibt es bei Tieren und noch mehr bei Pflanzen genetische Ähnlichkeiten mit Bakterien.
    Gene von Pflanzen, Tieren und Menschen tun in Vielem das Gleiche, nur mit unterschiedlichen Zielen und auf unterschiedlichen Wegen. Generell scheinen vielfach Proteine mit unterschiedlicher Evolutionsgeschichte gleichartige Aufgaben bei Pflanzen und bei Menschen wahrzunehmen. Die genetischen Architekturen von Pflanzen und Menschenchromosomen zeigen, dass in beiden grundsätzlich sehr viel ähnliches vor sich geht. Z.B. finden in beiden extrem präzise Informationsweitergaben, eine enorme Dynamik und stete Veränderung und vieles mehr an ähnlichem statt. Auch wenn in alten Bäumen hierbei widersprüchliche Verzögerungen stattfinden. Ein Genetiker oder Molekularbiologe wird sich hiermit natürlich nicht zufrieden geben. Da hat er sozusagen zu wenig unmittelbar Erfahrbares, kommt er, mit den seinem Fach spezifisch empirischen Methoden, sehr rasch an eine Grenze.

Intentionen der Gen- und Zellforschung

    Mit großem medialen und populistischen Aufwand, und unter der Patronanz der Politik und zum Teil der Börsen verkündeten Proponenten des Human-Genom-Projekts, und jene der  US-Firma Celera Genomics die Entschlüsselung des Lebens bzw. erklärten das Wettrennen um die Entzifferung des menschlichen Genoms für beendet. Und wahrlich war der Wettlauf eine spannende Sache. Das Ergebnis ist natürlich nicht ohne Gewicht für die Erforschung des Lebens des Menschen. Aber mittlerweile weiß auch die Mehrheit der daran Anteilnehmenden und Beteiligten, dass hiermit nur eine Tür aufgemacht wurde, um vom Leben überhaupt etwas zu verstehen, ja auch nur zu ahnen.
    Es ist nur zu verständlich, dass diese Rohsequenz des menschlichen Erbguts und der sich daraus ergebenden Forschung in Richtung der Proteine, Bauanleitungen, Signalübertragungen in und zwischen den Zellen etc. besonderes Augenmerk geschenkt wird, denn damit lässt sich in unserer Gesellschaft vom Prinzip her und legetimerweise viel Geld verdienen. Auch ist der Weg der Weiterentwicklung, der Strategien der Forschung, ein einigermaßen vorgegebener und damit bei aller nur mehr schwer überschaubaren Komplexität und allem enormen Aufwand ein doch einigermaßen bequemer. Man weiß zumindest wohin für die nächsten Jahre die Richtung geht. Aber mehr Forschungsbudget und mehr Aufwand an Technologie garantiert noch lange keine Steigerung der Qualität. Es ist immer bequemer, einmal eingeschlagene Wege des Erfolgs, zumindest eines absehbaren, zu gehen, als selbst nachzudenken über Neues, über noch Unbekanntes, über das Risikoreiche und sich der Gefahr der Erfolglosigkeit, der Lächerlichkeit und des Nichtverstehens auszusetzen. Denken ist unbequem, ist mühsam und verlangt verantwortliche Freiheit im Kopf. Deshalb passiert es so wenig.
    Wer einmal krank war und durch ein Medikament Linderung oder gar Heilung erfahren durfte, der kann nur für Forschung an Genen, Proteinen und Zellen sein. Er wird auch dafür sein, dass andere daran Geld verdienen, sofern er sich die notwendigen Medikamente leisten kann. Die Sicht der Kritik verändert sich sofort, wenn man selbst ein von Krankheit Betroffener ist. Es wird sich Wunderbares und Großes ereignen im Kampf gegen die verschiedensten Krankheiten und es wird aber auch moralisch und ethisch nicht Vertretbares passieren. Bei allem Vorausgedachtem der Entscheidungsträger und der meisten Forscher, wird das aber eigentlich nur ein Agieren des Verstehens an der Oberfläche des Lebens zur Folge haben. Ungefähr so wie ein Schwimmer, der nicht tauchen kann oder ein Architekt, der nur eine Hausfassade entwirft.
    Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms und die sich derzeit abzeichnenden Ergebnisse in der Forschung der Gene, Proteine und Zellen kann niemals die Grundlage des Lebens an sich sein. Hierfür verlangt es ein anderes wissenschaftliches Tun und zuvor eine oder mehrere andere Sichtweisen bzw. Dimensionen und Perspektiven im Denken. (Eine weiterführende Auseinandersetzung mit diesem Thema ist in Arbeit.) Der derzeitige Weg der Genomforschung führt auf der Oberfläche des Lebens herum, manchmal gut geplant, oft genug planlos und doch bemerkenswert sehr erfolgreich. Für die Zukunft gilt es in Tiefen zu stochern, sie abzutasten und auszuloten, von der Oberfläche endlich wegzukommen und Dimensionen zusätzlich zu gewinnen, ansonsten wird es keinen qualitativen Fortschritt geben.
    Da weiß keiner, was passieren wird. Und abgesehen der Notwendigkeit von mehr Geistesleistung, Vernunft- und Kopfarbeit, sind da nicht nur neue Bereitschaften gefordert, sondern auch Mut zur Investition in das Ungewisse einer Forscherzukunft. Es gilt immer wieder etwas vorweg zu tun, um in eine mögliche, aber keineswegs gewisse Zukunft des Menschen und des Lebens prinzipiell zu investieren.
    Ob in oder jenseits der Gene, der Baukonstrukte, der Signalnetzwerke und vieles mehr an Funktionalitäten des Lebens, passiert und verursacht Größeres, wirkt und treibt Kraftvolleres, zieht und verändert Elementareres abseits dem, was wir im Moment so bestaunen an Ergebnissen und Erkenntnissen der biomolekularen Forschung. Das hat nichts mit Religion oder Glaube zu tun, das wird wissenschaftlich, wahrscheinlich auch empirisch erforschbar sein. Nur muss der Forscher bereit sein, dahinter, tiefer zu sehen.
    Unter anderem verlangt das ungewöhnliche Investitionen in die Zukunft des eigenen Geistes, aber auch griffige, greifbare Investitionen in eine komplett offene Zukunft. Ein exemplarischer Fall wäre hier das Altern von Zellen und als Vorleistung für die Zukunft das Errichten eines Zellarchivs von Materialien der ältesten Lebewesen unseres Planeten, der tausendjährigen und noch älteren Bäume.

Warum ein Zellarchiv und keine Gendatenbank?

    Die für die derzeitige und nahe Zukunft absehbare molekularbiologische Forschung bewegt sich auf dem zuvor angesprochenen Niveau und führt zu mehr Quantität und nicht Qualität, zu noch mehr Inflation an Ergebnissen im Gegensatz zur Erforschung des Prinzipiellen des Lebens. Jede momentane Forschung scheint verfangen auf diesem Niveau. Und der Weg zu anderen Qualitäten ist nur sehr schwer erkennbar, wahrscheinlich noch nicht begehbar.
    Aber für die Zukunft der Altersforschung an Zellen gilt es insofern zu investieren, als Zellmaterial der ältesten Lebewesen für die Zukunft gesichert werden sollen. Verbesserte Technologien und künftige Erkenntnisse werden aus diesen Materialien sozusagen viel mehr herausholen an Informationen, als es mit dem heutigen Stand der Forschung und den der nahen Zukunft möglich wäre. Dieses Zellarchiv wäre wie ein Rohstofflager, ähnlich den erdgeschichtlich bedingten Kohle-, Erdgas- oder Erdöllagern. Nur diesesmal wäre es ein unmittelbar vom Menschen angelegtes Rohstofflager, auch ein Lagern und evolutionäres Weiterentwickeln eines geistigen Rohstoffes, aus dem heraus vielleicht irgendwann einmal der Mensch eine Genesis schafft. Deswegen ein Zellarchiv und keine Gendatenbank dieser uralten Bäume.
    Ist das Utopie und Vision? Natürlich! Für den "ernsthaften" Wissenschaftler, den Realisten und Positivisten sind Utopien und Visionen meist ein Greuel, sind sie absurd und verrückt. Etwas pointiert gesagt, wenn einer das Absurde und Verrückte tut, dann ist es absurd und verrückt, wenn mehrere Absurdes und Verrücktes tun, dann ist das normal, ist das die Normalität. Vor allem, wenn daraus Erfolgreiches entsteht, dann ist es meist genial und wird bewundert.
    Jetzt könnte jemand sagen, in zwanzig Jahren stehen diese alten Bäume auch noch oder verwenden wir dann einfach die Zellen von sehr alt werdenden Tieren, wie z.B. Schildkröten. Man kommt aber dann auch nicht umhin, Zellproben sozusagen tiefgekühlt zu lagern. Die Bäume sind weniger komplex als die Menschen und die höheren Tiere, deswegen werden wir den Zugang zum Prinzipiellen des Lebens, wie z.B. das Vergehen und Werden, leichter erreichen über weniger komplizierte Lebewesen, eben ein Zugang über diese alten Bäume. Und ganz ein gewichtiges Argument, wir wissen nicht, was in unserer, in vielerlei Hinsicht extrem ereignisreichen Zeit mit diesen alten Bäumen in den nächsten Jahrzehnten passieren wird. Jetzt ist schon erkennbar, abgesehen vom globalen Klimaproblemen, dass nach dem Aussterben der Tiger und dem enormen Schutz der Nashörner afrikanische und fernasiatische Händlerkartelle Materialien dieser alten Bäume als Wundermittel und Traumfängermedien etc. in den entsprechenden Kulturräumen verkaufen werden. Je älter die Bäume, um so teurer das Unikat. Und niemand weiß, was Verbrechern noch einfallen wird.
    Der Zeitpunkt zum Beginn einer organisierten Rettung dieser alten Bäume ist vielleicht schon überschritten. Vielleicht ist es schon zu spät. Denn alleine schon das Vorhaben Zeitmonumente des KunstKulturprojekts Millennium Weltenbaum wird nicht wenige Jahrzehnte beanspruchen. Dann würde solch ein Zellarchiv wahrscheinlich nicht nur für Pharmaunternehmen, sondern auch für den Menschen und für viele altwerdende Baumarten von unschätzbaren Wert sein.

Barabbas-Yuha-Eley  07/2001

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