Schule und Gentechnik

Als Agro-Gentechnik bezeichnet man den Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft. Diese "Grüne Gentechnik" bezieht sich hauptsächlich auf Pflanzen; aber auch an gentechnisch veränderten Tieren wird gearbeitet. Auf dem Markt sind bisher fast ausschließlich Gentechnik-Pflanzen, die entweder gegen ein Spritzmittel widerstandsfähig sind (Herbizidtoleranz), die selbst ein Gift gegen Schädlinge produzieren (Insektenresistenz) bzw. mit beiden Eigenschaften ausgestattet sind.

Amflora ist die Markenbezeichnung für eine gentechnisch veränderte Stärke-Kartoffelsorte der BASF Plant-Science, die Anfang März 2010 von der EU-Kommission zum Anbau zugelassen und danach auf kleinen Flächen in Europa angebaut wurde - bis ein EU-Gericht Ende 2013 ihre Zulassung für ungültig erklärte. Amflora enthält fast ausschließlich die industriell nutzbare Stärke Amylopektin, die zum Beispiel bei der Herstellung von Papier, Textilien und Klebstoff verwendet wird. Herkömmliche Kartoffeln enthalten zusätzlich den Stärketyp Amylose, der für diesen Zweck nicht nutzbar ist. Laut BASF erspart dies die Trennung der beiden Stärketypen. Umstritten ist die Gentechnik-Kartoffel besonders, weil sie ein Antibiotikaresistenzgen enthält, sich mit anderen Kartoffeln vermischen kann und es außerdem gentechnikfreie Alternativen gibt: Mittlerweile sind Amylopektin-Kartoffeln auf dem Markt, die ohne Gentechnik gezüchtet wurden. Weitere Informationen

s. auch Marker-Gen
Antibiotikaresistenz-Gene werden bei der Entwicklung von Gentechnik-Pflanzen (Bsp. Amflora) benutzt, um nach der künstlichen Übertragung fremder Gene die tatsächlich gentechnisch veränderten Zellen zu erkennen. Sie werden deshalb auch Markergene genannt. Sie stammen meistens von Bakterien und können deshalb von Bakterien besonders leicht aufgenommen werden und so, wenn es sich dabei um Krankheitserreger handelt, gegen die Behandlung mit dem jeweiligen Antibiotikum resistent werden. Um dem vorzubeugen, sieht die Gentechnikgesetzgebung der EU einen schrittweisen Ersatz von Antibiotika-Resistenzgenen vor, entweder durch nachträgliche Entfernung oder durch andere Markergene.

In den USA kam 1994 für kurze Zeit eine länger haltbare Tomate unter dem Namen FlavrSavr auf den Markt. Sie sollte wegen einer besseren Lagerfähigkeit wirtschaftlich interessant für den Handel und die Supermärkte sein. Sie erwies sich aber als empfindlich und benötigte eine spezielle Verpackung. In der EU hatte FlavrSavr nie eine Zulassung.

Durch die Übertragung von Gensequenzen auf ein Tier oder eine Pflanze kann das Aktivwerden bestimmter tier- oder pflanzeneigener Gensequenzen blockiert werden.

Ist die Übertragung einer genetischen Eigenschaft durch Befruchtung. Sie findet zwischen gleichen, aber auch zwischen nahe verwandten Arten statt. Bei Pflanzen erfolgt dies meist durch Bestäubung. Die Pollen unterschiedlicher Pflanzen werden durch Wind, Bienen und andere Tiere aber auch über weite Distanzen verbreitet. So können gentechnisch erzeugte Eigenschaften auf Ackerpflanzen übertragen werden, aber auch auf wilde Verwandte, etwa von Raps auf Rüpsen. Von dort können sie in der nächsten Generation auch wieder in Kulturpflanzen eingekreuzt werden. Dieser für die natürliche Vielfalt problematische Vorgang macht eine Trennung von gentechnischer und gentechnikfreier Landwirtschaft langfristig unmöglich; Schwierig ist auch die Abschätzung langfristiger Umweltauswirkungen.

Die BASF SE ist einer der größten Chemiekonzerne der Welt. Sie stellt u.a. Pestizide her, die zusammen mit den von der eigenen Forschungsplattform BASF Plant Science produzierten Gentech-Pflanzen (z.B. Amflora-Kartoffel, Mais, Raps) vertrieben werden. Umweltorganisationen kritisieren die Gefährlichkeit der chemischen Produkte des Unternehmens.

Die international agierende Bayer CropScience AG ist ein Teil der deutschen Bayer AG. Das Unternehmen erwirtschaftet Milliardenumsätze mit der Entwicklung und dem Verkauf von gentechnisch veränderten Pflanzen (z.B. Baumwolle, Reis) und den dazugehörigen chemischen Produkten. Bayer gehört zu den weltweit größten Konzernen im Bereich Saatgut und Spritzmittel. Manche seiner Pestizide wurden von der Weltgesundheitsorganisation WHO als "extrem gefährlich" bezeichnet.

Biologische Vielfalt (auch Biodiversität genannt) ist die Vielfalt der Arten, der Lebensräume und die genetische Vielfalt von Pflanzen und Tieren. Die genetische Vielfalt ist eine elementare Voraussetzung dafür, dass sich Lebewesen an die Veränderungen der Umwelt wie den Klimawandel anpassen können. Doch die biologische Vielfalt geht rapide zurück, immer mehr Tier- und Pflanzenarten sterben aus. Ein wesentlicher Verursacher dafür ist die industrielle Landwirtschaft. Sie setzt auf Monokulturen und setzt viele Ackergifte ein. Dadurch verschwinden Wildkräuter und von ihnen abhängige Insekten und Vögel auf und neben den Feldern. In den letzten Jahren verschwand ein großer Teil an regional angepassten Kulturpflanzensorten. Sie wurden ersetzt durch wenige teils schlecht angepasste Hochleistungssorten. Dadurch sind die Menschen heute von immer weniger Nutzpflanzensorten, die ihre Nahrungsmittel liefern, abhängig.

s. a. Gentechnik
Die Begriffe Biotechnik und Biotechnologie stehen für Verfahren, mit denen biologische Prozesse technisch nutzbar gemacht werden. Dazu zählen Techniken wie die Fermentation und Gärung zum Brotbacken oder Bierbrauen, aber auch die Fortpflanzungstechniken wie der Embryotransfer. Die gentechnische Veränderung von Gensequenzen innerhalb des Genoms stellt einen Teilbereich der Biotechnologie dar. Inzwischen wird der – in der Öffentlichkeit eher positiv besetzte –  Begriff Biotechnologie häufig strategisch an Stelle von Gentechnik benutzt.

Bt-Pflanzen enthalten Genabschnitte des Boden-Bakteriums Bacillus thuringensis, und produzieren damit in ihren Zellen ein für Insekten giftiges Protein, das sogenannte Bt-Toxin, von dem es verschiedene Varianten gibt. Man nennt sie deshalb auch insektenresistente Gentechnik-Pflanzen. In der EU ist derzeit nur der Bt-Mais MON 810 für den Anbau zugelassen. Das Bt-Gift tötet Schädlinge wie den Maiszünsler. Es gefährdet dabei aber auch nützliche Tiere. Von dem seit langem praktizierten Einsatz der Bakterien selbst als Insekten-Gift unterscheiden sich Bt-Pflanzen vor allem dadurch, dass sie das Gift ständig in großen, und zudem stark schwankenden Mengen herstellen. Das begünstigt, wie bei allen Pestiziden, die Entwicklung von widerstandsfähigen Insektenstämmen, denen Bt nichts mehr anhaben kann. Weltweit werden bisher Bt-Mais und –Baumwolle in großem Stil eingesetzt. Die Bt-Gene wurden aber auch schon bei Kartoffeln, Reis, Auberginen und Tomaten eingesetzt.

Cisgenetik ist ein Kunstwort zur Bezeichnung von gentechnischen Verfahren, die auf einen Organismus im Gegensatz zu Transgenen (trans = lateinisch jenseits) nur genetisches Material der eigenen Art (cis = lateinisch diesseits) übertragen. Weil sich die Verfahren des Einbringens der Gene in den neuen Organismus nicht von denen bei transgenen Organismen unterscheiden, handelt es sich dabei, auch rechtlich, um gentechnisch veränderte Organismen (GVO) mit den gleichen Risiken. So ist z.B. unklar, wo und wie die gewünschten neuen Genabschnitte in die DNA eingebaut werden und welche Funktionen sie dort auslösen oder unterbinden bzw. wie sie mutieren. In der Forschung hat die Cisgenetik keine besondere Bedeutung.

Als CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) werden sich auf bestimmte Weise wiederholende DNA-Abschnitte bezeichnet. Sie kommen in Bakterien und Urbakterien vor, die damit artfremde DNA als Eindringling erkennen und mit Cas, einer Art Genschere, bekämpfen können. Diese natürliche Reaktion nutzt die CRISPR-Cas-Technik. Sie zählt zu den neuen Gentechnik-Verfahren, die als "Genome Editing" bezeichnet werden. Cas ist ein Enzym, das die DNA an vorgegebenen Stellen schneiden und so für Änderungen sorgen soll. Die Zielsequenz auf der DNA wird durch sogenannte guide RNAs angesteuert, die, ausgehend von den ursprünglichen CRISPR-Sequenzen aus Bakterien, für die Anwendung im Labor angepasst wurden.

s. a. Gentransfer
Unter Deletion wird das Entfernen/der Verlust von Gensequenzen aus dem Erbgut verstanden. Beim Einbau fremden Erbmaterials in Pflanzen und Tiere können DNA-Sequenzen verloren gehen. Welche Effekte Deletionen haben, lässt sich nicht sicher vorhersagen und hängt u. a. von deren Charakter, Lage und Umfang ab. 

Die Desoxyribonukleinsäure (DNS, engl. Deoxyribonucleic acid/DNA) ist die chemische Verbindung, der in den Zellen aller Lebewesen die Funktion zukommt, genetische Informationen zu speichern. Die DNA besteht aus einer doppelten Spirale (Helix) und gleicht zwei umeinander gewundenen Strickleitern. Die Information ergibt sich aus der Verbindung der vier Nukleinsäuren Adenin, Thymidin, Guanin und Cytostin, von denen jeweils A und T und G und C als sogenannte Basenpaare aneinander binden. Die Abfolge dieser Basenpaare (im menschlichen Genom rund 3 Milliarden, die auf 16 Chromosomen genannten Knäueln in jedem Zellkern stecken) werden an bestimmten Stellen von Ribonukleinsäure (RNA) abgelesen, die jeweils drei Basenpaare in eine Aminosäure übersetzt, aus der dann die Eiweiße (Proteine), die Grundbausteine von Zellen, zusammengesetzt werden. Neben dem Aufbau der DNA und ihrer Struktur ist die Selbstregulation entscheidend für die Funktionen der Gene und das Funktionieren im Organismus. Die meisten Probleme bei gentechnischen Eingriffen entstehen durch Störungen der Regulation.

EFSA steht für European Food Safety Authority und ist die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit. Sie ist zuständig für die Risikobewertung von Lebens- und Futtermitteln in der Europäischen Union. Zu ihren Aufgabengebieten gehört unter anderem auch die wissenschaftliche Risikobewertung von gentechnisch veränderten Pflanzen. Geht in der EU ein Antrag auf Zulassung einer Gentechnik-Pflanze ein, muss der 21-köpfige wissenschaftliche Gentechnikausschuss der EFSA dazu eine Empfehlung abgeben, auf dessen Grundlage die EU-Kommission sowie die Mitgliedsstaaten entscheiden sollen. Die EFSA erstellt keine eigenen Studien sondern bewertet lediglich die Daten der Unternehmen, die die Anträge gestellt haben. Die Behörde ist wegen ihrer Nähe zur Gentechnikindustrie umstritten. Weitere Informationen

s. a. Gen-Umwelt-Interaktion
Der Regulation des Erbguts kommt eine ebenso wichtige Funktion zu wie seiner Struktur. Die Regulation bestimmt bei Genen darüber, ob, wann, wo und in welchem Ausmaß sie aktiv werden und die Genprodukte gebildet werden. Genprodukte sind Proteine (Eiweiße). Das Aktivwerden der Gene im Erbgut ist artspezifisch. Beispielhaft für die Unterschiedlichkeit zweier Spezies trotz prozentual großer Ähnlichkeit des Erbguts sind Schimpansen und Menschen. Die Unterschiede zwischen diesen beiden Spezies werden inzwischen nicht zuletzt mit unterschiedlicher Regulation/Epigenetik begründet.

Die Expression ist das Aktivwerden von Gensequenzen. Ihre Regulation entscheidet darüber, ob, in welchem Gewebe, wann und in welchem Ausmaß sie aktiv werden und die Genprodukte gebildet werden. Proteine (Eiweiße) sind wesentliche Bestandteile der verschiedenen Gewebe: Kollagen in Sehnen und Knochen, Aktin und Myosin in Muskeln, im Blut der rote Blutfarbstoff (Hämoglobin), Regulationsproteine (wie Insulin), Immunglobuline (zur Abwehr) und Thrombin (zur Gerinnung.

Eine Freisetzung ist jeder Anbau von gentechnisch veränderten Pflanzen unter freiem Himmel. Umgangssprachlich hat der Begriff sich (im Unterschied zum kommerziellen Anbau) für den Anbau zu Forschungszwecken eingebürgert, der nicht im abgeschirmten Raum eines Gewächshauses, sondern auf Versuchfeldern stattfindet. Jede Freisetzung bedarf der Zustimmung der jeweilig zuständigen nationalen Behörde. In Deutschland ist dies das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL). Bei Freisetzungsversuchen muss sichergestellt werden, dass die Produkte später nicht in den Handel gelangen. Dennoch kommt es immer wieder zu Verunreinigungen. So wurde beispielsweise 2009 in Deutschland gentechnisch veränderter Leinsamen in Brot und Müsli gefunden, der Jahre zuvor in Kanada zu Versuchszwecken angebaut wurde.

Gene Drives sind Methoden mit denen künstlich verändertes Erbgut freilebender Tiere, besonders schnell vererbt wird. Die herkömmlichen Regeln der Vererbung (Mendelschen Gesetze) greifen nicht mehr. So ändert sich in nur kurzer Zeit das Erbgut einer ganzen Bevölkerung (Population). Mit Hilfe von neuen Gentechnik-Methoden - insbesondere die CRISPR-Cas9-Technik – sorgen mitvererbte Gen-Scheren dafür, dass gesuchte DNA-Bereiche sofort erkannt und verändert werden. Das Risiko, dass sich Eigenschaften unkontrolliert verbreiten, ist hierbei besonders hoch.

s. a. Epigenetik, Gen-Regulation
Es gibt keine einheitliche Definition des Begriffs Gen. Überwiegend wird darunter ein Segment der DNA verstanden, eine Sequenz von Basenpaaren der DNA, deren Aktivierung zur Bildung eines oder mehrerer Proteine führt. Andere DNA-Abschnitte produzieren Moleküle, die nicht in Proteine übersetzt werden. Ihre Bedeutung wird zunehmend im Zusammenhang mit der Gen-Regulation, der Epigenetik, gesehen.

Siehe Schrotschussverfahren

Unter Genom versteht man das vollständige Erbgut eines Organismus. Dieses umfasst die Gesamtheit seiner Gene.

Genome Editing fasst verschiedene Gentechnik-Verfahren zusammen, welche das Erbgut an einer bestimmten Stelle umschreiben. Zu den derzeit am häufigsten genutzten neuen Gentechnik-Verfahren zählen CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), TALEN (Transcription Activator-like Effector Nucleases) und Zinkfinger-Nukleasen (ZFN).Bei all diesen Methoden wird die Doppelhelix der DNA geschnitten und am entstehenden Bruch können Gene an- oder ausgeschaltet, eingefügt oder entfernt werden. Als Genscheren dienen hierbei unterschiedliche Enzyme, die für das Verfahren charakteristisch und namensgebend sind.

Unter grüner Gentechnik versteht man den Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft. Weil "grün" jedoch häufig mit "öko" verwechselt wird, ziehen Gentechnikkritiker den Begriff Agro-Gentechnik vor.

Unter Roter Gentechnik versteht man den Einsatz der Gentechnik zu humanmedizinischen Zwecken sowohl in der Diagnostik als auch zur Produktion von Medikamenten.

Unter Weißer Gentechnik versteht man den Einsatz der Gentechnik zur Herstellung von industriellen Rohstoffen, Chemikalien, Enzymen und anderen Substanzen in geschlossenen Systemen.

Eine gentechnikfreie Region ist eine Initiative von Bäuerinnen und Bauern, die sich durch Selbstverpflichtungserklärungen garantieren, auf ihrem Land keine gentechnisch veränderten Kulturen zu verwenden. Einige Gentechnikfreie Regionen verpflichten sich außerdem, auch im Bereich der Futtermittel Gentechnikfreiheit zu garantieren. Mit ihrem Zusammenschluss wollen sie dafür sorgen, dass sie Verbraucherinnen und Verbrauchern auch in Zukunft noch gentechnikfreie Lebensmittel liefern können. Derzeit gibt es in Deutschland 211 Gentechnikfreie Regionen/Initiativen, in denen sich über 30.000 Landwirte mit über 1,1 Mio. Hektar landwirtschaftliche Fläche engagieren (Stand 12/2011).

Das Gentechnikgesetz (GTG) regelt die Nutzung der Gentechnik. Es soll vor schädlichen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt schützen folgt damit dem Vorsorgeprinzip. Die Möglichkeit, konventionelle, biologische und gentechnische Produkte zu vermarkten, soll durch das Gesetz gewährleisten werden. Außerdem regelt es die Bedingungen der Forschung und Entwicklung sowie die Haftung. Dabei sind dem Gesetz durch Europäische Richtlinien und Verordnungen, die alle wesentlichen Fragen regeln und in Deutschland umgesetzt werden müssen, allerdings enge Grenzen gesetzt. Lediglich die Haftung für Schäden durch den Einsatz der Gentechnik und Fragen der sogenannten Koexistenz werden in der EU national geregelt (öffentliches Register für alle Freisetzungs-Standorte, Abstandsregelungen).

Nach der Europäischen Freisetzungs-Richtlinie und dem deutschen Gentechnik-Gesetz ist ein gentechnisch veränderter Organismus (GVO) "…ein Organismus, dessen genetisches Material in einer Weise verändert worden ist, wie es unter natürlichen Bedingungen durch Kreuzen oder natürliche Rekombination nicht vorkommt". Häufig wird dafür auch die aus dem Englischen „genetically modified organism“ abgeleitete Abkürzung GMO verwendet.

Unter Gen-Transfer versteht man die Übertragung von Genkonstrukten, die von verschiedenen Lebewesen wie Bakterien, Viren und Pflanzen stammen. Dabei werden in der Gentechnik meistens die Artgrenzen überschritten. Zum Beispiel wird das Gen eines Bakteriums in eine Pflanze eingeschleust. Die Übertragung geschieht entweder durch Beschuss der Zelle mit DNA-Abschnitten oder die Infektion der Pflanzen mit dem Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens, das die natürliche Eigenschaft hat, genetische Informationen auf Pflanzenzellen zu übertragen.

Unter gentechnischer Manipulation bzw. Gentransfer versteht man das Hinzufügen (Insertion) oder das Entfernen (Deletion) von Erbmaterial/Gensequenzen (DNA) aus dem Erbgut/Genom. Die DNA wurde vorher aus einem oder mehreren Organismen (Bakterien, Pflanzen, Pilze, Viren, Tiere, Menschen) isoliert und verknüpft. Für den Gentransfer auf Pflanzenzellen gibt es verschiedene Techniken, die jeweils spezielle Risiken für unerwünschte Nebenwirkungen im und durch den gentechnisch veränderten Organismus haben.

Die Übertragung von Genen eines Organismus auf einen anderen, z.B. eine Pflanze, geschieht häufig mit Hilfe von Bakterien. Dafür wird die Pflanze mit dem Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens infiziert, das die natürliche Eigenschaft hat, genetische Informationen auf Pflanzenzellen zu übertragen. Das Bakterium überträgt so die gewünschte, ihm mitgegebene DNA auf den Ziel-Organismus.

Inzwischen gilt die Existenz von Wechselwirkungen zwischen Erbgut und Umwelt als gegeben. Die Regulation wird unter der Bezeichnung Epigenetik erforscht. Das Aktivwerden der Gene im Erbgut ist artspezifisch und erfolgt in Abhängigkeit des Entwicklungsstadiums, der Tages- und Jahreszeit sowie spezieller Lebensumstände.

Glyphosat ist der Wirkstoff des weltweit am meisten eingesetzten Herbizids: in der Landwirtschaft, aber auch in Gärten und Grünanlagen. Weltweit knapp eine Million Tonnen werden mittlerweile jährlich verkauft. Entwickelt wurde das sogenannte Totalherbizid, das alle Pflanzen abtötet, von dem Konzern Monsanto, der es unter dem Markennamen Roundup verkauft. Seit 1996 wird Roundup zusammen mit Roundup-Ready Gentechnik-Pflanzen verkauft, die gegen das Pflanzengift widerstandsfähig sind. Der Einsatz von Roundup nimmt immer mehr zu – auch in Kombination mit Roundup-Ready-Pflanzen. In der Folge entwickeln immer mehr „Unkräuter“ ebenfalls Resistenzen gegen Roundup, so dass dann zusätzlich noch andere Pestizide angewendet werden. Nachdem Monsantos Patent vor einigen Jahren auslief, ist China der größte Hersteller des Mittels. Seit einiger Zeit mehren sich wissenschaftliche Untersuchungen, die darauf hindeuten, dass Roundup auch für die menschliche Gesundheit gefährlicher ist als ursprünglich angenommen (Chemical Research in Toxicology, 2009).
2012 fanden Wissenschaftler der Uni Leipzig Spuren von Glyphosat bei Personen, die nicht in der Landwirtschaft arbeiten, sondern meist in Büros. Sie müssen das Spritzmittel daher über die Nahrung aufgenommen haben. Jedes Jahr wird Glyphosat vor der Getreideernte in großen Mengen auf den Feldern eingesetzt.

Glufosinat ist wie Glyphosat ein Totalherbizid, das unter dem Markennamen Liberty Link gehandelt wird. Auch für dieses Gift wurden spezielle Gentechnik-Pflanzen entwickelt, denen Glufosinat nichts anhaben kann, z.B. der Liberty Link-Reis von Bayer CropScience. Glufosinat wurde mittlerweile als so gefährlich eingestuft, dass es in der EU verboten werden soll. 

Als „Golden Rice“ werden gentechnisch veränderte gelbliche Reissorten bezeichnet, die β-Karotin, die Vorstufe von Vitamin A enthalten. Vitamin A Mangel ist der am weitesten verbreitete Ernährungsmangel und führt besonders bei Kindern zu Blindheit, Entwicklungsstörungen oder gar zum Tode. Bei Hungerrationen, die nur aus „Golden Rice“ bestehen würden, könnte das β-Karotin im menschlichen Körper nicht in Vitamin A umgewandelt werden, weil dazu eine ausreichende Versorgung mit Fett notwendig ist. Kritiker weisen darauf hin, dass Vitamin A Mangel nicht der einzige durch Hunger bedingte Ernährungsmangel ist, so dass „Golden Rice“ keine sinnvolle Strategie zur Bekämpfung des vielschichtigen Problems der Mangelernährung ist. Neben verschiedenen Gemüsesorten haben beispielsweise Mangos einen hohen Vitamin A Gehalt, sind aber überwiegend für den Export bestimmt, so dass Methoden zu ihrer Vitamine schonenden Lagerung und Trocknung in Vergessenheit geraten.

In der konventionellen und industriellen Landwirtschaft werden routinemäßig Herbizide eingesetzt. Herbizide sind Pflanzengifte. Sie werden offiziell mit dem euphemistischen Begriff Pflanzenschutzmittel bezeichnet. Die meisten Pflanzengifte sind nur jeweils für bestimmte Pflanzen tödlich. Sie wirken selektiv. Es gibt aber auch sog. Totalherbizide, die gegen alle Pflanzen wirken, die mit ihnen in Berührung kommen.

Widerstandsfähigkeit gegen ein Pflanzengift (Herbizid). Herbizidresistente Pflanzen wurden gentechnisch so verändert, dass ihnen ein bestimmtes Unkrautvernichtungsmittel (z.B. das Herbizid Roundup von Monsanto) nichts anhaben kann. So vernichtet das Herbizid alle Pflanzen auf dem Acker bis auf die herbizidresistente Nutzpflanze. Die meisten der Gentechnik-Pflanzen (62%), die derzeit angebaut werden, sind mit dieser Eigenschaft ausgestattet. Zugelassen sind bisher für den kommerziellen Anbau einzelne Sorten von Soja, Mais, Baumwolle und Raps, die resistent gegen Herbizide gemacht wurden. Die Firmen haben Gentechnik-Pflanzen gegen ihre eigenen Spritzmittel entwickelt. Durch den stetigen Einsatz der immer gleichen Spritzmittel leidet einerseits die Artenvielfalt und anderseits entstehen Resistenzen bei Unkräutern.

Gentechnik-Pflanzen, die selbst ein Gift gegen Pflanzen-Schädlinge produzieren, nennt man insektenresistent. Die bisher eingesetzten Gentechnik-Pflanzen sind alle mit dem Gen des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis (Bt) ausgestattet und heißen deshalb Bt-Pflanzen. Sie machen 36% des weltweiten Gentechnik-Anbaus aus. Bei einem großflächigen Anbau besteht die Gefahr, dass die Schädlinge gegen die Bt-Pflanzen widerstandsfähig werden und weitere Gifte eingesetzt werden müssen.

s. a. Gentransfer
Unter Insertion wird das Hinzufügen von Gensequenzen in das Erbgut eines Organismus verstanden.

Da man davon ausgeht, dass nur circa fünf Prozent des Erbguts aus Gensequenzen bestehen, deren Aktivität zur Bildung von Proteinen führt, wurden die restlichen 95 Prozent jahrzehntelang für überflüssig gehalten: Formulierungen wie Junk-DNA und Waste (Müll) sind krasser Ausdruck dieser Fehleinschätzung, Begriffe wie stumme oder stille DNA sind moderater, zeugen aber immer noch von gravierender Fehleinschätzung. Inzwischen gilt als gesichert, dass die circa 95 Prozent nicht-exprimierende DNA Bedeutung für die Regulation haben. Diskutiert wird die Bedeutung nicht-exprimierender DNA für das Anpassungspotenzial von Arten an sich verändernde Umweltbedingungen.

Gemäß der EU-Verordnung 1830/2003 müssen seit April 2004 alle Produkte die gentechnisch veränderte Zutaten enthalten, gekennzeichnet werden „Dieses Produkt enthält genetisch veränderte Organismen.“ Die gravierendste Ausnahme sind tierische Produkte: Fleisch, Eier und Milchprodukte von Tieren, die mit GV-Futtermitteln gefüttert wurden, müssen nicht gekennzeichnet werden. Auch müssen Verunreinigungen – Spuren zugelassener GVOs in einer Menge, die nicht mehr als 0,9 Prozent beträgt, nicht als GVO gekennzeichnet werden – vorausgesetzt, dass diese Spuren zufällig oder technisch nicht vermeidbar sind. Geregelt wird dies über die EU-Verordnung über gentechnisch veränderte Lebensmittel und Futtermittel (1829/2003/EG) und die EU-Verordnung über die Rückverfolgbarkeit und Kennzeichnung von gentechnisch veränderten Organismen (1830/2003/EG). In Deutschland ist seit 2006 die Gentechnik-Kennzeichnungsverordnung in Kraft, die regelt, wie die Kennzeichnung erfolgen muss.

Unter Koexistenz versteht man in Zusammenhang mit der Agro-Gentechnik das Nebeneinander von Landwirtschaft mit und ohne Gentechnik. Abstandsregelungen und sorgfältiges Reinigen der landwirtschaftlichen Geräte und Fahrzeuge sollen Verunreinigungen von konventionellen Pflanzen mit gentechnisch verändertem Erbgut gering halten. Da Verunreinigungen nicht zu vermeiden sind, sieht das EU-Recht eine Verunreinigung unserer Lebensmittel mit Spuren von gentechnisch veränderten Organismen bis zu 0,9% vor, ohne dass sie gekennzeichnet werden müssen.

Kommerzieller Anbau ist der Anbau transgener Pflanzen nach entsprechender Zulassung. Die Produkte dürfen in der EU in den Handel kommen: Je nach Zulassung als Lebensmittel für Menschen, als Futtermittel für Tiere und/oder als Industriepflanze (GV-Lebens- und Futtermittel-Verordnung Nr. 1829/2003 EG). Weltweit dominieren vier Pflanzenarten beim kommerziellen Anbau von GVOs: Soja, Mais, Raps und Baumwolle. Sie machen 99 Prozent der transgenen Pflanzen aus. Auf nahezu 100 Prozent der Flächen mit kommerziellen GVOs stehen transgene Pflanzen mit einer Herbizid-Resistenz (HR) oder einer Insekten-Resistenz (Bt – von Bacillus thuringiensis) oder beiden Resistenzen gemeinsam.

Kontaminationen mit gentechnisch veränderten Pollen, Samen, Pflanzen oder Verarbeitungsprodukten geschehen während des Anbaus, bei der Ernte, beim Transport, sowie bei der Lagerung und der Verarbeitung (z. B. durch Windverwehungen, durch Bienen oder durch nicht vollständig gereinigte Mähdrescher bzw. andere Maschinen und Transportbehälter). Durch Sicherheitsabstände, Trennung und vermehrte Reinigung lassen sich Kontaminationsrisiken allenfalls verringern, aber nicht ausschließen.

Der Maiszünsler ist ein Kleinschmetterling, dessen Larven den Mais stark schädigen können. Monokulturen begünstigen die Ausbreitung des Maiszünslers. Zunächst fressen sie die Maisblätter und später dann auch den Stängel oder den Kolben der Maispflanze. Der Bt-Mais MON810 wurde speziell gegen den Maiszünzler entwickelt. Er wurde gentechnisch so verändert, dass er selbst das sogenannte Bt-Gift produziert, das die Larven tötet.

s. a. unter Antibiotikaresistenz-Gene
Antibiotikaresistenz-Gene können zur Selektion transgener Zellen verwendet werden – markieren sie und werden deshalb auch als Marker-Gene bezeichnet. Beim Gentransfer fügen sich nur bei einem Bruchteil der Pflanzenzellen zusätzliche Gensequenzen ein. Das Marker-Gen – zurzeit meist ein Antibiotika- oder Herbizidresistenz-Gen – wird zusammen mit der gewünschten Gensequenz übertragen. Bei einer anschließenden Behandlung mit dem jeweiligen Antibiotikum oder Herbizid überleben dann nur die transgenen Zellen.

Das Chemie- und Saatgutunternehmen Monsanto ist mit dem Pflanzengift Roundup Weltmarktführer bei Totalherbiziden. Monsanto ist seit 2005 das größte Saatgutunternehmen der Welt und inzwischen der größte Hersteller von gentechnisch verändertem Saatgut mit einem Marktanteil von rund 90 Prozent. Dazu zählen die transgenen Roundup-Ready-Pflanzen (Soja, Mais, Raps, Baumwolle, Zuckerrübe), die resistent sind gegen Roundup (Wirkstoff Glyphosat), das Totalherbizid von Monsanto. Der in der EU zum Anbau zugelassene gentechnisch veränderte Mais MON 810 stammt von Monsanto.

Nulltoleranz bedeutet, dass gentechnisch veränderte Organismen nicht in Lebensmitteln enthalten sein dürfen, wenn sie von der EU keine Zulassung bekommen haben. "Null" deshalb, da nicht einmal geringe Spuren der nicht erlaubten Gentechnik zu finden sein dürfen. Während Umwelt- und Verbraucherschutzverbände fordern, an der Nulltoleranz festzuhalten, wollen manche Politiker oder Unternehmen eine Aufweichung. Mehr Informationen hier.

Bis 1980 konnten Patente nur für Erfindungen und nur für tote Materie beantragt werden wie z. B. auf Kronkorken und Maschinen. 1980 wurde erstmals ein Patent auf ein Lebewesen – ein transgenes Bakterium – erteilt. Das Kriterium „Erfindung“ ist damals vom obersten amerikanischen Gericht so umdefiniert worden, dass künftig „anything under the sun made by man“ patentfähig wird.  

Heutzutage ist jede transgene Pflanzensorte patentiert. Monsanto besitzt rund 90 Prozent des Marktanteils bei gentechnisch verändertem Saatgut. Mit der zunehmenden Zahl von Patenten schrumpft die Verfügbarkeit von Saatgut. Landwirte dürfen transgenes Saatgut nur einmal anbauen; das heißt, sie dürfen von der Ernte nichts für die nächste Saat nutzen, ohne Lizenzgebühren dafür zu bezahlen. Sie müssen Saatgut für jeden Anbau neu kaufen. Bei Verstößen drohen Gerichtsverfahren und Strafen.

Ein Pestizid ist ein chemisches Mittel zur Bekämpfung von Insekten oder Pflanzen, die als schädlich für die landwirtschaftlich genutzte Pflanze angesehen werden ("Pestizid" setzt sich zusammen aus: lat. pestis = Geißel, Seuche / lat. caedere = töten). Ein Großteil dieser Schädlingsbekämpfungsmittel sind sog. Herbizide (gegen Unkräuter), Fungizide (gegen Pilzbefall) und Insektizide (gegen Insekten).

In der konventionellen Landwirtschaft werden Pestizide in großen Mengen eingesetzt. Einige der Spritzmittel werden von ihren Herstellern, weltweit agierenden Konzernen, direkt zusammen mit gentechnisch veränderten Pflanzen verkauft, welche die Anwendung der Pestizide unbeschadet überstehen sollen. Die Agrochemieunternehmen versprechen den Landwirten, dass sie durch den Anbau von Gentechnik weniger Pestizide benötigen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass Unkräuter und Insekten nach einiger Zeit, aufgrund ihrer natürlichen Fähigkeit zur Anpassung an neue Bedingungen durch Selektion, ebenfalls immun werden. Deshalb müssen letztendlich wesentlich mehr Spritzmittel eingesetzt werden, was zu gesundheitlichen und ökologischen Schäden führt. Für die Landwirtschaft steigen außerdem die Kosten durch den Kauf großer Mengen der Chemikalien. Es gibt weltweit jedes Jahr zahlreiche Fälle von (lebens-)gefährlichen Vergiftungen mit Pestiziden. Siehe auch die Einträge Glyphosat und Herbizide.

Der Austausch von Erbmaterial ist bei Bakterien möglich, weil bei ihnen ein Teil des Erbguts auf so genannten Plasmiden verankert ist, die leicht von einem Bakterium auf das andere übertragen werden können. Bestimmte Eiweiße – Enzyme – sind in der Lage, Erbgut der Plasmide gezielt zu trennen oder zu verbinden. Gentechnisch wird diese Möglichkeit genutzt, um im Labor Erbmaterial in die Plasmide einzufügen oder Erbmaterial aus den Plasmiden zu entfernen, bevor diese mit dem gentechnisch veränderten Erbmaterial wieder auf Bakterien übertragen werden.

Die Befürchtung, dass Unkräuter resistent gegen Totalherbizide werden und zu Superunkräutern werden könnten, hat sich beim breiten Einsatz des von Monsanto hergestellten Unkrautvernichtungsmittels Roundup bereits bestätigt. Ein Pigweed genanntes Unkraut, das resistent ist gegen Glyphosat, verbreitet sich immer mehr und bedroht die Baumwoll- und Sojaernten in Teilen von Georgia, South Carolina, North Carolina, Arkansas, Tennessee, Kentucky und Missouri. Eine Pigweed-Pflanze kann 10.000 Samen auf einmal bilden und drei Meter hoch wachsen, wodurch die jungen Baumwollpflanzen erstickt werden.

Siehe Glyphosat

Um einzelne DNA-Abschnitte in das Genom eines anderen Organismus zu transportieren, müssen diese zunächst isoliert werden. Im Schrotschussverfahren werden die Gen-Konstrukte dann mit einer sogenannten Genkanone in den Zellkern geschossen. Dafür werden die DNA-Sequenzen mit Gold- oder Wolfram-Partikeln überzogen. In weniger als einem von 1000 Versuchen werden einzelne Zellkerne so getroffen, dass die Gensequenzen eingebaut werden. Um die Zellen zu finden, in denen die Gen-Veränderung stattgefunden hat, wird zusammen mit der gewünschten Erbinformation noch ein Marker-Gen übertragen, häufig ein Antibiotikaresistenz-Gen. An welcher Stelle des Genoms der Gen-Sequenz eingebaut wird unterliegt dem Zufallsprinzip. Welche Eigenschaften ein Genkonstrukt bei einer Pflanze bewirkt, hängt von seiner jeweiligen Umgebung ab und lässt sich deshalb immer erst im Nachhinein feststellen.

Smart-Breeding nennt man die Nutzung von DNA-Analysen bei der Züchtung. Klassische Züchtung beruht darauf, die Ergebnisse einer Kreuzung, in der Regel die ausgewachsenen Pflanzen, als Ganzes zu betrachten und daraus die gewünschten Eigenschaften zu selektieren. Wenn allerdings eine DNA-Sequenz identifiziert werden kann, die nur dann im Genom der Pflanze enthalten ist, wenn diese auch eine bestimme Eigenschaft hat, kann dies die Selektion beschleunigen. Smart breeding ist kein gentechnisches Verfahren.

Die Syngenta AG mit Sitz in der Schweiz gehört zu den größten Agrochemiekonzernen der Welt. Sie stellt gentechnisch veränderte Pflanzen (z.B. Reis, Mais) und Pestizide her. Das Unternehmen wird für die Umwelt- und Gesundheitsschäden, die seine Produkte verursachen, kritisiert.

TALENs (Transcription activator-like effector nuclease) sind ähnlich der ZFNs (Zinkfinger-Nukleasen) künstlich hergestellte Enzyme, welche die DNA an einer bestimmten Stelle verändern können - das Genom umschreiben. Sie zählen zu den Genome Editing-Verfahren bei denen die DNA-Doppelhelix an einer definierten Stelle geschnitten und dann das Erbgut an der Bruchstelle verändert wird. TALENs sind Proteine, die aus einem Erkennungsbereich (Erkennungsdomäne) und einer Nuklease, dem Schneide-Bereich (Schneidedomäne) aufgebaut sind. Die Erkennungsdomäne kann je nach gewünschter Zielsequenz der DNA beliebig im Labor kombiniert werden. Sie sind deutlicher einfacher und schneller für die Verwendung herzustellen als ZFN.

Terminator-Techniken zählen zu der sogenannten GURT (Genetic Use Restriction Technology - GURT). Ihr Zweck liegt in der biologischen Einschränkung der Nutzung von transgenem Saatgut – durch Sterilität. Denn Terminator-Pflanzen können nur einmalig keimen, sodass für die Landwirte die Nutzung eines Teils der Ernte für die Aussaat im nächsten Jahr unmöglich sein soll. Die ökologische Gefahr liegt in der Ausbreitung und Vermehrung im Freiland, die auch bei diesen Pflanzen ebenso wenig vollständig zu verhindern ist wie bei Kreuzungen mit herkömmlichen Sorten.

Tilling ist eine Züchtungsmethode, bei der zunächst mithilfe von chemischen Substanzen Mutationen, also spontane Veränderungen des Genoms, künstlich herbeigeführt werden. Die mutierten Pflanzen werden dann auf möglicherweise erwünschte Veränderungen in einzelnen DNA-Abschnitten untersucht und für die weitere Züchtung eingesetzt. Durch Tilling erzeugte Pflanzen sind keine Gentechnik-Produkte. Die Auslösung der Mutation, die seit Jahrzehnten übrigens auch durch radioaktive Bestrahlung herbeigeführt wird, ist allerdings auch kein natürlicher Vorgang. Deshalb müssen Sorten, die durch Mutagenese erzeugt wurden, in Canada ein ähnliches Zulassungsverfahren wie Gentechnikpflanzen durchlaufen. In der EU gelten sie als natürliche Züchtungsergebnisse. Der Begriff ist ein Wortspiel. Auf Englisch heißt tilling pflügen, hier steht es aber als Abkürzung für „Targeting Induced Local Lesions In Genomes“.

s. a. Herbizide
Totalherbizide wirken nicht selektiv, sondern töten alle Pflanzen ab. Um mehr Totalherbizide verkaufen zu können und das Anwendungsspektrum auszuweiten, wurden und werden Pflanzensorten durch gentechnische Manipulation resistent gegen Totalherbizide wie Glyphosat und Glufosinat gemacht – sogenannte HR-Pflanzen. In der Regel werden glufosinatresistente Pflanzen unter dem Markennamen „Liberty Link“oder „LL“ und glyphosatresistente Pflanzen unter dem Markennamen „Roundup Ready“ oder „RR“ verkauft.

Sowohl gentechnisch veränderte Organismen (GVOs), in die Gene aus anderen Arten eingeschleust wurden (und die auch als transgene Organismen bezeichnet werden), als auch die eingeschleusten Gene selbst nennt man Transgene.

Siehe Freisetzung

Nach dem Vorsorgeprinzip sollen Belastungen bzw. Schäden für die Umwelt und die menschliche Gesundheit im Voraus vermieden oder weitestgehend verringert werden. Das Vorsorgeprinzip soll der Risiko- bzw. Gefahrenvorsorge dienen, in dem es gerade dann angewendet wird, wenn noch keine vollständige wissenschaftliche Gewissheit über ein Risiko besteht. Da einmal freigesetzte transgene Pflanzen nicht rückholbar sind, können Schäden für die Umwelt irreversibel sein. Deshalb ist es wichtig, Risiken ernst zu nehmen, bevor Schäden eingetreten sind. Das Vorsorgeprinzip hat auch Eingang gefunden in die Erklärung von Rio zu Umwelt und Entwicklung aus dem Jahr 1992: Dort heißt es: „Um die Umwelt zu schützen, müssen Staaten je nach ihren Möglichkeiten das Vorsorgeprinzip großzügig anwenden. Wo schwere oder irreversible Schäden drohen, darf Mangel an wissenschaftlicher Sicherheit nicht dazu benutzt werden, kostenintensive Maßnahmen zur Abwendung von Umweltschäden zu umgehen.“

Der Anspruch auf Wahlfreiheit im Zusammenhang mit der Gentechnik bei Lebens- und Futtermitteln bedeutet, dass die Verfügbarkeit gentechnikfreier Lebens- und Futtermittel nicht durch transgene Pflanzen eingeschränkt werden darf und transgene Lebens- und Futtermittel als GVO (gentechnisch veränderter Organismus) gekennzeichnet werden müssen. Hinsichtlich beider Ansprüche ist die tatsächliche Wahlfreiheit aber beschränkt.

Der UN-Bericht zur Welternährung und Landwirtschaft (Weltagrarbericht) fordert einen generellen Paradigmenwechsel in der Landwirtschaftspolitik, -forschung und -lehre hin zu nachhaltiger Produktion durch die Förderung bäuerlicher Landwirtschaft, die Züchtung und den Anbau lokal und regional anpassungsfähiger Sorten und den Vorrang für die Produktion für heimische Märkte zu fairen Preisen. Hinsichtlich der Agro-Gentechnik kommt der Weltagrarbericht zu dem Schluss, dass sie die problematischen Tendenzen der industrialisierten Landwirtschaft – wie den intensiven Einsatz von Dünger und Pestiziden sowie Hochleistungssaatgut – verstärkt. Damit verbunden sind Monokulturen, hoher Energieaufwand, Wasservergeudung und der Verlust der biologischen Vielfalt. Siehe unter www.weltagrarbericht.de und www.globalagriculture.org

Die Gentechnik-Industrie wirbt für die Agro-Gentechnik mit dem Argument, der Anbau transgener Pflanzen leiste einen Beitrag zur Bekämpfung des Welthungers. Dem stehen zwei Hauptargumente entgegen:
• Die Masse der transgenen Pflanzen wird für Tierfutter, Fasern und Agro-Energie angebaut und nicht als Lebensmittel für die menschliche Ernährung.
• Die Agro-Gentechnik verschärft die problematischen Tendenzen der industrialisierten Landwirtschaft durch hohen Energie- und Ressourcenverbrauch sowie die Schädigung der Umwelt.

Die Zinkfinger-Nuklease (ZFN) sind ähnlich der TALENs künstlich hergestellte Enzyme, welche die DNA an einer bestimmten Stelle verändern können - das Genom umschreiben. Sie zählen zu den Genome Editing-Verfahren bei denen die DNA-Doppelhelix an einer definierten Stelle geschnitten und dann Gene an der Bruchstelle verändert werden. Die künstlich hergestellten Zinkfinger-Nukleasen sind Proteine und bestehen aus dem namensgebenden Zinkfinger-Bereich (Domäne) und einer Schneide-Domäne (Nuklease). Dabei erkennen die Zinkfinger bestimmte DNA-Bereiche und binden diese. Es dauert sehr lang sie herzustellen, da sie aufwendig für ihre optimale Bindefähigkeit charakterisiert werden müssen.