Biologen entwickeln genetischen Umwelttest
Gene machen Gifte sichtbar

Normalerweise leben Fadenwürmer im Boden. Sie befallen Pflanzen und Larven. Nun aber spannen Forscher Fadenwürmer ein, um Umweltgifte nachzuweisen: Sie statten einen DNA-Chip mit Wurmgenen aus, die sich durch Kontakt mit Schadstoffen verändert haben. Die Genreaktion wird als Biomarker genutzt.

DÜSSELDORF. Biologen der Freien Universität Berlin haben einen Umwelt-Chip entwickelt, mit dem zahlreiche Umweltschadstoffe nachgewiesen werden können. Das Team um Professor Rudolf Achazi nutzt dabei natürliche Gene von Fadenwürmern als Biomarker. Mit Hilfe der Gene wollen die Forscher künftig nicht nur Biozide und Chemikalien, sondern auch Arzneimittel schneller und sensitiver als mit herkömmlichen Methoden aufspüren.

Die Forscher machen sich dabei natürliche Parasiten zu Nutze, um Umweltgifte auszumachen. Diese Fadenwürmer - so genannte Nematoden - sind rund einen Millimeter lang. Sie sind weltweit verbreitet und leben im Boden. Mit ihrem Mundstachel bohren die Nematoden Pflanzenwurzeln an, in die sie Hunderte von Eiern legen. Sie befallen gerne Zuckerrüben und verursachen jährlich Ernteschäden in Milliardenhöhe.

Manche Fadenwürmer haben sich auf das Vernichten von Insektenlarven von Dickmaulrüsslern und Trauermückenlarven spezialisiert. Deshalb wurden Nematoden von Forschern der Universität Kiel bereits zur gezielten Schädlingsbekämpfung eingesetzt. Auch Ralf Udo Ehlers vom Institut für Phythopathologie der Universität Kiel arbeitet mit den glibberigen weißen Tieren. "Auf biotechnologischem Weg können Fadenwürmer problemlos gewonnen werden. Sie lassen sich in Fermentern züchten, die schlicht Bakterien und eiweißreiche Nahrung enthalten."

Umweltgifte fordern das Abwehrsystem heraus

Weil Nematoden extrem langsam altern und einige Forschungsergebnisse auf den Menschen übertragen werden können, wurde schließlich auch ihr Genom untersucht. Inzwischen ist das Genom des Fadenwurms "Caenorhabditis elegans" entschlüsselt und kartiert. Kerstin Reichert und Ralph Menzel vom Berliner Forscherteam haben für ihren Öko-Chip nun solche Gene des "Caenorhabditis elegans" ausgewählt, die im Entgiftungssystem des tierischen Organismus eine Rolle spielen. Das heißt, kommen die Gene mit Schadstoffen zusammen, dann wird von den Genen ein Prozess angestoßen, mit dem das Gift bekämpft werden soll.

Schon in geringen Konzentrationen gelöste Chemikalien im Wasser oder Boden bewirken, dass diese Entgiftungsgene aktiviert werden - also die Erbinformation (DNA) abgelesen wird. Entscheidend für die Schnelligkeit des Tests ist, dass die durch Gifte ausgelöste Entgiftungsleistung bereits beim Ablesen der DNA nachgewiesen werden. Dadurch verfügen die Forscher über einen Biomarker, der im Vergleich zu klassischen ökotoxikologischen Biotests wie Mortalitäts- und Reproduktionstests auch geringste Giftspuren in kürzester Zeit nachweisbar macht.

"Mit unserem Wurm-Toxchip gelingt es, die Wirkung zahlreicher Umweltgifte auf Tiere bis hin zum Menschen schnell zu belegen", sagt Kerstin Reichert. Die Forscher streben nun differenzierte Gen-Chips an: Indem sie weitere Wurm-Gene in den Test einbeziehen, wollen sie einen Chip entwickeln, der spezifische Substanzen erkennt. Dazu erstellen die Forscher Muster, die zeigen, wie die Gene auf bestimmte Schadstoffe reagieren. Später müssen dann nur noch die Messungen mit den Mustern verglichen werden, um die Art des Umweltschadstoffs zu bestimmen. Zudem wollen die Biologen künftig quantitative Chips entwickeln, mit denen die Höhe der jeweiligen Chemikalienbelastung gemessen werden kann.

Genanalysen sind schneller als andere Methoden

Auch Jörg Arnscheid vom Institut für Wasser- und Umweltanalytik GmbH in Luisenthal analysiert belastete Böden und Gewässer mit Wasserflöhen, Algen, Bakterien und Regenwürmern. "Ein Vorteil des Gen-Chips liegt sicher in seiner Schnelligkeit, was wiederum Kostenersparnis bedeutet", sagt Arnscheid. Einen künftigen Einsatz des Gen-Chip kann sich der Experte besonders kombiniert mit chemischen Messungen vorstellen.

Beispielsweise hat das Landesamt für Wasser und Abfall in Koblenz Wasserflöhe im Dauereinsatz, um die Qualität des Rheinwassers zu kontrollieren: Geht es den kleinen Tierchen gut, sind sie aktiv und betätigen dadurch ständig eine Lichtschranke. Fließt hingegen belastetes Flusswasser durch ihr Bassin, werden sie passiv, was ein Alarmsignal auslöst. Mit Hilfe permanent wirksamer Gen-Chips könnten die Umweltanalytiker künftig schneller gewarnt werden und chemische Analysen veranlassen.

Serviceangebote
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%