Was ist Leben? Das weiß man bei allen Fortschritten der Wissenschaft auch heute noch nicht so genau. Um einer Antwort auf diese uralte Menschheitsfrage näher zu kommen, versucht die Synthetische Biologie, Leben durch "Nachbau" zu rekonstruieren.

"Wir sind da natürlich ganz am Anfang", sagt Petra Schwille, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried. Man wolle verstehen, was Leben von Nicht-Leben unterscheidet. "Niemand kann so ganz genau sagen, wo Leben aus dem Nicht-Leben entstanden ist. Wir haben natürlich Lebensformen, die wir immer besser verstehen – die Zellen – und wir versuchen in allererster Linie, das nachzustellen, was wir dort vorfinden."

Ihre Gruppe etwa arbeite daran, die Zellteilung zu verstehen. "Wir verstehen auch immer besser die Moleküle, die da beteiligt sind. Aber wie genau es funktioniert und wie diese Eigenmächtigkeit ins Spiel kommt, das verstehen wir noch nicht."

Es gehe dabei nicht darum, künstliche Menschen zu schaffen, betont Schwille. Sondern man baue eine ganz einfache Form von "Minimalleben" nach, um festzustellen, welche Module und Funktionselemente man dazu mindestens brauche. "Ein völlig ungeschütztes Minimalleben – das könnte außerhalb des Reagenzglases überhaupt nicht existieren."

Nana Brink: Wie konnte eigentlich aus toter Materie auf einem langsam erkaltenden Steinbrocken im Weltall Leben entstehen? Das ist ja eines der großen Rätsel, manche sagen auch, das große Wunder der Evolution, und es ist letztlich noch nicht gelöst. Aber um es zu lösen, haben sich Ingenieure und Lebenswissenschaftler jetzt zusammengetan und eine neue Forschungsdisziplin begründet, die sich synthetische Biologie nennt. Kirsten Klümper.

((Kirsten Klümper))

Und das wollen wir jetzt alles besprechen mit Professor Petra Schwille. Guten Morgen!

Petra Schwille: Guten Morgen!

Brink: Wie macht man das, Leben erzeugen? Was tun Sie da ganz praktisch?

Schwille: Tja, das ist natürlich die große Frage, denn niemand kann so ganz genau sagen, wo das Leben aus dem Nicht-Leben entstanden ist. Wir haben natürlich Lebensformen, die wir immer besser verstehen, die Zellen. Und wir versuchen in allererster Linie, das nachzustellen, was wir dort vorfinden. Ganz konkret, unsere Gruppe arbeitet daran, die Zellteilung zu verstehen, also zu verstehen, wie es eigentlich dazu kommen kann, dass sich eine abgeschlossene Hülle, die von einer Membran umschlossen ist, plötzlich dazu entscheidet aufgrund molekularer Wechselwirkungen, sich zusammenzuziehen in der Mitte und sich abzuschnüren. Das ist ein Prozess, der mechanisch oder physikalisch eigentlich ganz gut zu verstehen ist. Und wir verstehen auch immer besser die Moleküle, die da beteiligt sind. Aber wie es genau funktioniert und wie diese Eigenmächtigkeit ins Spiel kommt, das verstehen wir noch nicht.

Brink: Genau. Da schließt sich meine Frage nämlich gleich an. Was heißt denn überhaupt Leben? Was ist denn das mehr als nur eine chemische Reaktion, die Sie ja auch gerade beschrieben haben?

Schwille: Ja, das ist eben die ganz große Frage, die uns seit Jahrtausenden beschäftigt und auf die wir eigentlich immer noch keine wirklich, sagen wir mal, alle überzeugende Antwort gefunden haben. Natürlich gibt es Kennzeichen von Leben: Leben bewegt sich, Leben repliziert sich, also vervielfältigt sich. Leben ist irgendwie in der Lage, Ordnung zu schaffen aus ungeordneten Molekülen aufgrund von Energieaufnahme, also Leben ist ganz wesentlich auf Energieaufnahme von außen angewiesen. Aber wie das genau geht, wie das diese Moleküle schaffen, sich sozusagen aufgrund Energieaufnahme und -durchsatz zu organisieren, das ist eben noch gar nicht so ganz, durchweg verstanden. Und es ist eben auch noch nicht verstanden, ob dies Ordnungschaffen, das Replizieren, die Fähigkeit zu Evolution, ob das schon alles ist, oder ob wir irgendwas übersehen haben in unseren Definitionen.

Brink: Nun bin ich vielleicht ein bisschen naiv, dass ich mir das vorstelle, Sie gucken da in die Petri-Schale und versuchen zu verstehen, warum sich diese Zelle teilt. Wie weit sind Sie denn schon gekommen?

Schwille: Das muss man natürlich in ganz verschiedenen Disziplinen unterschiedlich sehen. Die Zellbiologie, die diese Prozesse beschreibt, die Zellteilung beschreibt ...

Brink: Das kennen wir ja schon lange.

Schwille: ... die gibt es schon lange. Die ist aber natürlich in den letzten Jahrzehnten immer, ich sage mal, exponentiell gewachsen in dem, was wir wissen, an den Molekülen, die da beteiligt sind. Das sind in höheren Zellen wie unseren Körperzellen, sind das unglaublich viele Moleküle und Prozesse, die da ineinandergreifen. So viele, dass wir immer noch nicht ganz am Ende sind, wirklich alles zu verstehen. Und genau da setzt unsere Denkweise an, zu sagen, gut, bei uns ist es sehr, sehr kompliziert. Die menschliche Zelle, den menschlichen Körper zu verstehen, ist unglaublich komplex. Aber es muss ja auch mal einfach angefangen haben. Das Leben war ja nicht immer so kompliziert, wie es jetzt heute ist nach diesen dreieinhalb Milliarden Jahren Evolution. Und wir wollen eigentlich verstehen, wie kann es denn auch einfach sein. Die einfachsten Zellen, die man sich denken kann, wie müssen die aussehen?

Brink: Wie weit sind Sie da schon gekommen?

Schwille: Wir sind da natürlich ganz am Anfang. Wir verstehen Prozesse, die wir als wesentlich erachten für die Lebenssysteme, also zum Beispiel die Zellteilung, und versuchen jetzt eben, diese Zellteilung, die ja tatsächlich wirklich am Anfang stehen muss einer lebenden Zelle, die jetzt wirklich mechanisch nachzubauen, also zu sagen, okay, welche Module, welche Funktionselemente braucht man denn überhaupt minimal? Wir gehen jetzt weg von der tatsächlichen Körperzelle, wo es wahnsinnig viele sind, und versuchen, es wirklich so weit wir möglich runterzukochen.

Brink: Da hat man ja sofort diese Frankenstein-Phantasien im Kopf. Ich weiß, das ist jetzt für eine Wissenschaftlerin natürlich ein absolutes No-Go, aber das ploppt jetzt irgendwie so bei mir hoch. Also Leben aus toter Materie. Fragen Sie sich denn dann auch, wohin das führt, was ich mache?

Schwille: Ja natürlich. Es ist natürlich so, dass Frankenstein immer irgendwie, ich meine, der gehört zu unserem Kulturgut, und auch dieser Homunkulus, also immer, fürs Lebenschaffen interessiert die meisten Menschen natürlich oder viele vielleicht, vielleicht nicht gerade die angenehmsten, deswegen weil sie da Macht drüber haben wollen. Die wollen also einen Menschen schaffen. Aber das ist gar nicht so sehr unser Ansatz. Unser Ansatz ist wirklich das Verstehen. Wir wollen wirklich verstehen, was Leben eigentlich von Nicht-Leben unterscheidet, denn bisher gibt es da eigentlich nur, sagen wir mal, vage Ansätze, das zu erklären, wenn man sich nicht dann in religiöse Dimensionen flüchtet und sagt, gut, es ist eben ein göttlicher Funke, der das Leben von Nicht-Leben unterscheidet. Und das befriedigt uns Naturwissenschaftler natürlich nicht. Wir denken, das ist irgendwann entstanden, und wir denken auch, es kann sozusagen aus den Gesetzen der Natur erklärt werden. Und weil wir das nicht verstehen, diesen Prozess, wollen wir ihn nachstellen. Und ich will mal sagen, das ist vielleicht von unserem menschlichen Leben nicht ganz so weit weg, aber das ist sehr, sehr weit weg. Ich denke, die Leute, die sich über die Entstehung von Materie Gedanken machen im CERN, oder die sozusagen über die Entstehung der Milchstraße sich Gedanken machen, die sind ja auch keine Frankensteins, obwohl die auch verstehen wollen, wie es eigentlich zu etwas kam, was heute ist.

Brink: Aber man – das ist ja die eine Sache, man hat es verstanden, und dann geht es weiter. Das wissen wir. Wir alle kennen die Geschichte der Atombombe, der atomaren Spaltung. Das war auch ein Ansatz, etwas zu verstehen, und dann hat es sich, ich will nicht sagen, verselbständigt, aber andere Formen angenommen. Wird das –?

Schwille: Das stimmt. Aber ich denke – auch wenn man eine schlimme, gruselige Fantasie hat, wird es nicht möglich sein, sich was ganz Entsetzliches auszudenken, was passiert, wenn man ein sozusagen minimales Leben nachbaut. Denn alles Leben, das uns schädigt, Mikroorganismen – und es ist ja sozusagen im evolutiven Spiel entstanden, das ist also sozusagen in Konkurrenz entstanden. Also sozusagen ein völlig ungeschütztes Minimalleben, das könnte außerhalb des Reagenzglases überhaupt gar nicht existieren, weil es natürlich so viele Leben gibt, das es sofort auffrisst. Schon auf kleinster Ebene, Mikroorganismus, gibt es ja so viele Konkurrenzprozesse, gegen die der sich wehren muss. Auch Bakterien, das ist ja das große, CRISPR/Cas im Moment, haben ein Immunsystem, auch Bakterien, obwohl die so klein und, sagen wir mal – wie soll man sagen, wenig komplex sind verglichen mit uns, brauchen einen Abwehrmechanismus, um überhaupt existieren zu können.

Brink: Also, die Forschung ist noch ganz am Anfang.

Schwille: Die ist natürlich noch ganz am Anfang. Wir stellen wirklich eine uralte Menschheitsfrage mal wieder neu, weil die Biologie uns neue Methoden zur Verfügung stellt heute.

Brink: Herzlichen Dank, Professor Petra Schwille, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München. Danke für das Gespräch, Frau Schwille!

Schwille: Danke auch, wiederhören!