Reiche Ernte in der Höhle

Viele Arzneiwirkstoffe werden relativ aufwändig biotechnologisch hergestellt - von gentechnisch veränderten Bakterien in Fermentern. Einfacher, günstiger und in größeren Mengen ließen sich die Wirkstoffe gewinnen, wenn sie von transgenen Pflanzen produziert würden. Weltweit tüfteln Forscher an solchen Entwicklungen und haben zum Beispiel Tomaten gezüchtet, die Impfstoffe enthalten, Tabak, der Antikörper bildet, und Mais, in dem für den Menschen nützliche Enzyme entstehen. Die Produktion von Pharmawirkstoffen in der Landwirtschaft - Pharming genannt- gilt als Markt der Zukunft.Forscher und Firmen, die sich diesem Feld widmen, sind jedoch immer wieder scharfer Kritik ausgesetzt. Denn sollten die transgenen Pflanzen sich in der freien Natur ausbreiten und sich mit konventionellen Gewächsen vermischen, könnten Nahrungsmittel mit Pharma-Wirkstoffen kontaminiert werden. Aus Angst vor den unabsehbaren Folgen fordern Umweltschutzgruppen wie Greenpeace oder Friends of the Earth darum, das Pharming grundsätzlich zu verbieten.Einen möglichen Ausweg präsentieren nun Forscher der Purdue University im US-Bundesstaat Indiana: Sie gehen in den Untergrund, um das Risiko des Pharmings zu reduzieren. Gemeinsam mit der Firma Controlled Pharming Ventures legten sie Maisfelder unter Tage an. Die Versuchspflanzen wachsen - vollkommen abgeschottet von der Oberwelt - unter Kunstlicht in einer ehemaligen Kalkmine bei Marengo, einem 6 000-Einwohner-Städtchen im südlichen Indiana.Kürzlich fuhren die Wissenschaftler die erste Ernte ein und zeigten sich äußerst zufrieden. "Wir haben mehr geerntet als in unseren Gewächshäusern auf dem Universitätscampus. Der Mais wurde unter Tage sogar schneller reif", sagt Cary Mitchell, Professor für Gartenbau an der Purdue University. Umgerechnet auf einen Hektar Fläche lag die Höhlen-Ernte bei knapp 21 Tonnen Maiskörnern. Im klassischen Gewächshaus brachte die gleiche Sorte 16,5 Tonnen je Hektar. Amerikanische Bauern wiederum ernten von ihren Maisfeldern im Durchschnitt nur etwa halb so viel.Die hohen Erträge führt Mitchell darauf zurück, dass in der Mine alle Umweltbedingungen kontrolliert werden können. Die Luftfeuchte ist nahezu konstant. Der CO2-Gehalt lässt sich durch eine geregelte Belüftung auf das Optimum der Pflanzen einstellen. Und selbst die relativ niedrigen Temperaturen unter Tage können das Wachstum der Maispflanzen nicht bremsen. Denn die eingesetzten Pflanzlampen strahlen nicht nur viel Licht, sondern auch ausreichend Wärme ab.Der größte Vorteil der landwirtschaftlichen Höhlennutzung liegt allerdings darin, dass der Kontakt zur Außenwelt so gut wie ausgeschlossen ist. Die Sorge, dass Gene ungewollt per Pollenflug in der Natur verbreitet werden könnten, ist dort unten unbegründet. Würden die transgenen Pflanzen nach der Ernte auch noch vor Ort verarbeitet, um die enthaltenen Pharmawirkstoffe zu extrahieren, könnte es auch nicht zu einer Vermischung mit Nahrungspflanzen kommen.Diese beiden Argumente hatte auch der frühere Bankkaufmann Daug Ausenbaugh im Kopf, als er 2004 die Firma Controlled Pharming Ventures gründete. Aus Beratungsgesprächen mit Biotechfirmen wusste er von deren Problemen, Gewächshäuser für die Genforschung ausreichend sicher zu machen. Bei einem einfachen Glashaus ist es schwer, Zugänge und Belüftung so zu konstruieren, dass garantiert keine Pollen oder anderes Pflanzenmaterial versehentlich nach draußen dringen. Zudem besteht dort stets das Risiko, dass die Glashüllen durch Hagelschlag oder Vandalismus zerstört werden. Mit Ausenbaughs Idee, den Anbau in alte Bergwerksstollen zu verlegen, überzeugte er die Forschungsstiftung von Indiana, die ihm für das Projekt zwei Millionen Dollar zur Verfügung stellte.Die Pflanzkammern, die in der Kalkmine von Marengo entstanden sind, entsprechen der Biosicherheitsstufe 2. Die US-amerikanischen National Institutes of Health schreiben dafür bestimmte Schutzregeln für Labore vor, die mit gentechnisch veränderten Pflanzen arbeiten. Dazu zählt die Zugangskontrolle und die Anweisung, nach getaner Arbeit das verbliebene Pflanzenmaterial zu vernichten, damit es die Räume nicht im vermehrungsfähigen Zustand verlassen kann."Unter Tage können wir mit relativ wenig Aufwand auch die nächst höhere Sicherheitsstufe erreichen - kostengünstiger als im Gewächshaus über der Erde", sagt Ausenbaugh. Bei Stufe 3 sind zusätzlich selbst schließende Durchgangsschleusen und Feinstfilter für die Belüftung vorgeschrieben.Im Vergleich zur Landwirtschaft unter freiem Himmel ist das Höhlen-Anbausystem schon allein wegen des hohen Energiebedarfs für die Pflanzlampen erheblich teurer. Doch aus Sicht Ausenbaughs dürfte das die Unternehmen, die Pharming betreiben wollen, nicht von dem Gang unter Tage abhalten. "An oberster Stelle steht die Sicherheit. Die Kosten eines Fehlers beim Anbau unter freiem Himmel sind nicht abschätzbar und könnten unendlich sein", sagt er. Mehrere Biotechfirmen zeigten bereits Interesse, das Höhlengewächshaus für ihre Zwecke zu nutzen. Ausenbaugh hält nun Ausschau nach weiteren verlassenen Minen, die sich für den Pflanzenbau nutzen lassen.Welche Risiken das Pharming für die Unternehmen birgt, zeigt ein Beispiel aus dem Jahr 2002. Damals gelangten gentechnisch veränderte Maiskörner der texanischen Firma Prodigene, die angeblich einen Impfstoff gegen eine Viruskrankheit bei Schweinen enthielten, versehentlich in ein großes Silo mit 13 000 Tonnen Sojabohnen, die für die Lebensmittelproduktion bestimmt waren. Die Kontamination wurde noch rechtzeitig erkannt, woraufhin die Kontrollbehörden anordneten, die gesamte Ware zu vernichten. Prodigene kostete dieser Vorfall rund 2,5 Millionen Dollar.Purdue-Forscher Mitchell ist von den ersten Versuchen mit der Unter-Tage-Landwirtschaft so angetan, dass er dieser Anbauform auf längere Sicht nicht nur fürs Pharming, sondern auch für die Nahrungsmittelproduktion Chancen einräumt. Angesichts der hohen erzielbaren Erträge könne sie eines Tages mit der konventionellen Landwirtschaft unter freiem Himmel konkurrieren. "Dafür müssten aber die Kosten für die Beleuchtung drastisch sinken", sagt Mitchell.Nach Mitchells Vorstellung wäre das möglich, wenn man Pflanzenreste zur Energieproduktion nutzt. "Selbst für Biobauern wäre das System dann interessant", sagt er. Denn in der Mine gedeihen alle Pflanzen ohne den Einsatz von Pestiziden - schließlich gibt es unter Tage keine Schädlinge.Klaus Düring, früherer Geschäftsführer der Biotech-Firma MPB Cologne, die jahrelang an transgenen Kartoffeln zur Produktion von Pharmawirkstoffen forschte, sieht die Perspektiven der Untertage-Landwirtschaft weniger optimistisch. "Von der geringen Fläche und den relativ hohen Kosten her reicht es wahrscheinlich nicht, um in einer Mine eine kommerzielle Produktion aufzubauen", sagt er. Für die Forschung, bei der es erst einmal nur um die Produktion von kleinen Mengen gehe, könne sich das System im Vergleich zu einem hochgesicherten Gewächshaus allerdings durchaus rechnen.Die Ehre, als Erster die Idee mit dem Minen-Gewächshaus gehabt zu haben, kann Daug Ausenbaugh nicht für sich in Anspruch nehmen. Schon seit Beginn der 1990er Jahre betreibt die kanadische Firma Prairie Plant Systems in Saskatoon eine große Pflanzkammer in einer ehemaligen Zinkmine 365 Meter unter der Erde. Weil der Ort so gut von der Außenwelt abgeschieden und gesichert ist, bekam das Unternehmen vor fünf Jahren von der kanadischen Regierung den Auftrag, in der Mine für medizinische Zwecke eine Pflanzenart anzubauen und zu verarbeiten. Deren Verbreitung ist - zumindest von staatlicher Seite - auch nicht gern gesehen: Es geht nämlich um Marihuana.------------------------------Foto: Jungunternehmer Daug Ausenbaugh in der Höhlen-Pflanzkammer. Dort wächst unter anderem Mais.------------------------------Foto: Die Firma Sungene in Gatersleben verändert die Gene von Rapspflanzen derart, dass sie den Pharmarohstoff Vitamin E in großen Mengen bilden. Ob und wo derartige Gewächse eines Tages großflächig angebaut werden, ist noch unklar. US-Forscher schlagen die sichere Unter-Tage-Landwirtschaft vor.