Gentechnik bei Tieren

Gentechnik bei Tieren Übung

• Gib die Arbeitsschritte der Herstellung transgener Tiere wieder.

  Tipps

  Das Einführen eines Gens in ein Tier erfolgt immer während einer künstlichen Befruchtung.

  Zygote nennt man die Zelle, die nach der Verschmelzung von Eizelle und Spermium während der Befruchtung entsteht.

  Lösung

  Bei der Herstellung transgener Tiere wird ein artfremdes Gen in das Genom eines Tieres eingebracht. Der Vorgang wird im Labor während der künstlichen Befruchtung einer Eizelle durchgeführt.

  Dazu werden zunächst Ei- und Spermienzellen entnommen. Die Spermien werden in die Eizelle eingebracht.

  Zuvor wurde ein Gen einer anderen Art aus den Zellen des Organismus extrahiert. Anschließend wurde es für den Transfer vorbereitet und mit einer Promotorregion versehen. Diese dient dazu, dass das Gen im transgenen Tier auch als solches erkannt wird und somit die Genexpression stattfinden kann.

  Zurück zu der gerade befruchteten Eizelle. Noch bevor die beiden Zellkerne der Eizelle und des Spermiums miteinander verschmelzen können, werden mit einer extrem feinen Nadel viele tausend Kopien des Gens in die Zelle eingebracht. Das nennt man Mikroinjektion.

  Mit etwas Glück, wird das Gen nun in das gerade enstehende neue Genom unseres Tieres eingebaut. Die Zygote wird nun einer Leihmutter transferiert, in der sich der neue Organismus entwickeln kann. Einige Zeit später wird ein Tier mit ganz neuen Eigenschaften geboren.

• Fasse die Anwendungsbereiche gentechnischer Methoden zusammen.

  Tipps

  Als "Pharming" bezeichnet man die Herstellung von Proteinen mit Hilfe von transgenen Tieren.

  Bei der Wachstumssteigerung werden gezielt diejenigen Gene verändert, die für die Produktion von Wachstumshormonen verantwortlich sind.

  Als Krankheitsmodelle dienen zum Beispiel die Knock-Out-Mäuse.

  In der Massentierhaltung können sich, aufgrund der Enge, Tierkrankheiten leicht ausbreiten. Diese mit Medikamenten zu behandeln ist nicht nur teuer, sondern stellt auch Risiken für Konsumenten der Tierprodukte dar.

  Lösung

  Die Gentechnik findet bei Tieren eine breite Anwendung. Gentechnisch veränderte Tiere werden auch transgene Tiere genannt, wenn sie Gene einer anderen Art tragen.

  Solche Tiere werden in der Humanmedizin, Tiermedizin und bei der Verbesserung tierischer Produkte genutzt.

  In der Humanmedizin können mithIlfe des Pharmings therapeutisch wichtige Proteine von Tieren produziert werden. Auch werden Tiere gentechnisch verändert, um die Auswirkungen bestimmter Gene zu testen. Häufig geht es dabei um Gene, die an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind. Die Tiere dienen so als Krankheitsmodelle. Auch können mithilfe der Gentechnik die Antikörper von Tieren so verändert werden, dass ihre Organe als Transplantate für den Menschen nutzbar werden, die Organzucht.

  Tiere können aber auch so verändert werden, dass sich ihr Wachstum steigert. Dadurch produzieren sie mehr Fleisch, welches von Menschen konsumiert wird.

  Die Gentechnik bei Tieren hilft aber nicht nur dem Menschen. Auch die Tiere selbst profitieren von ihr, denn es können transgene Tiere mit Resistenzgenen gegen Tierkrankheiten ausgestattet werden. Sie werden gegen diese Krankheiten immunisiert.

• Vergleiche die Gentechnik bei Tieren mit der Zucht von Tieren.

  Tipps

  Bei einem gezielten Eingriff in das Erbgut ist sich der Anwender bewusst, welcher Abschnitt der DNA auf welche Weise verändert wird.

  Laut dem biologischen Artkonzept können zwei Gruppen von Tieren erst dann als unterschiedliche Art bezeichnet werden, wenn sie miteinander nicht mehr fortpflanzungsfähig sind.

  Lösung

  Die Zucht wird von den Menschen schon sehr lange betrieben und sie verändert auch das Erbgut der Tiere. Deutlich wird das zum Beispiel an den vielen Hunderassen. Sie unterscheiden sich klar voneinander und stammen doch alle vom Wolf ab. Allerdings weiß ein Züchter nur selten, welche Gene genau für die vorteilhaften Merkmale zuständig sind und dieses Wissen ist für die Zucht auch nicht notwendig.

  Im Gegensatz zu einem Züchter, weiß der Gentechniker genau, welches Gen er gerade verändert, neu einführt oder entfernt. Dafür weiß er nicht immer, welche Auswirkungen seine Methoden auf die Merkmale der Tiere haben. Wie zum Beispiel bei den Knock-Out-Mäusen, an denen die Auswirkungen des Entfernens bestimmter Gene erforscht werden.

• Erkläre den Gentransfer bei Prokaryoten.

  Tipps

  Das Wort Eukaryoten setzt sich aus Eu-, was griechisch ist für "echt", und -karyon, was so viel bedeutet wie "Kern", zusammen.

  Der vertikale Genstransfer bezeichnet die Weitergabe genetischer Informationen von einer Generation zu nächsten.

  Lösung

  Prokaryoten, also insbesondere Bakterien, sind in der Gentechnik die meist genutzten Organismen. Mit ihrer Hilfe lassen sich ebenfalls therapeutische wichtige Proteine, wie zum Beispiel das Insulin herstellen. Hier liegt ein großer Anwendungsbereich. Im Gegensatz zu Tieren, ist ihr Nutzen als Krankheitsmodell meist nicht möglich, da sie sich zu stark von uns Menschen unterscheiden. Als Einzeller können sie natürlich auch nicht zur Züchtung von Organen genutzt werden.

  Zudem haben Prokaryoten in der Gentechnik einen weiteren Nutzen. Wie du oben schon gelernt hast, wird neues Erbgut in Bakterien als Plasmid eingelagert. Diese Plasmide werden auch über den vertikalen Gentransfer weiter gegeben, also die Vererbung. Bakterien vermehren sich sehr schnell und kopieren dabei das neue Plasmid in jede neue Bakterienzelle. Somit sind gentechnisch veränderte Bakterien sehr praktisch, wenn es darum geht, ein Gen zu vervielfältigen.

• Beschreibe Vor- und Nachteile der Nutzung transgener Lachse.

  Tipps

  Der Verzehr gentechnisch veränderter Tiere ist prinzipiell nicht schädlich.

  Antibiotika helfen gegen bakterielle Erkrankungen. Werden sie zu häufig genutzt, können schnell resistente Krankheitserreger enstehen.

  Lösung

  Die Nutzung transgener Tiere als Lebensmittel ist häufig umstritten. So ist es auch bei den Lachsen. Meist erleichtert die gentechnische Veränderung die Herstellung der Lebensmittel, andererseits sind ökologische Folgen nicht absehbar. Daher gilt es abzuwägen.

  Wichtig zu wissen ist aber, dass die Veränderung der Gene selbst, keine für den Menschen gefährlichen Folgen hat.

• Untersuche den Nutzen der Gentechnik in der biologischen Schädlingsbekämpfung.

  Tipps

  Überlege in welchen Fällen Gentechnik zum Einsatz kam.

  Kann mit Hilfe der Gentechnik das Verhalten von Tieren gesteuert werden?

  Lösung

  Der Einsatz von Gentechnik in der biologischen Schädlingsbekämpfung ist umstritten, da häufig die Auswirkungen, ähnlich wie bei den Lachsen, nicht vollständig vorhersehbar sind.

  Die Austattung von Mücken mit einem Todesgen um ihre Populationen zu dezimieren findet in einigen Regionen statt, in denen Mücken Krankheiten übertragen. Da wir gegen viele dieser Krankheitserreger, wie zum Beispiel die Malaria oder den Zika-Virus, keine Heilmittel haben, sind diese Versuche sehr vielversprechend. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich hier kein Gen langfristig in der Population durchsetzt und diese somit grundlegend verändert.

  Anders sieht es da bei dem Einbringen von Resistenzgenen aus. Diese Gene sollen sich in der Population ausbreiten. Hier ist es schwer zu sagen, ob die gentechnische Veränderung der ganzen Population nicht auch noch ungewollte Nebenwirkungen hat.

  Das Unfruchtbarmachen von männlichen Mücken war der Beginn dieser ganzen Versuchsreihe zur Dezimierung der krankheitserregenden Mücken. Streng genommen stellt das Unfruchtbarmachen allerdings keinen gezielten Eingriff ins Erbgut dar.

  Auch die Verbreitung des asiatischen Marienkäfers hat wirklich stattgefunden. Nur wurden diese nie gentechnisch verändert. Häufig haben asiatische Marienkäfer mehr Punkte als europäische. Mit Sicherheit hast auch du schon mal so einen kleinen Einwanderer getroffen.

  Es stimmt, dass die Galapagos-Schildkröten durch die Ziegen auf den Inseln bedroht sind. Allerdings können wir an Tieren keine so starken Veränderungen vornehmen, dass sie auf einmal ihre Futterpräferenzen von Grund auf ändern. Da es auch nur noch wenige Galapagos-Schildkröten gibt, wären solche Versuche mit Sicherheit schädlicher für die Art, als sie ihr nutzen würden. Die Ziegen werden stattdessen stark bejagt. Dabei kommen so genannte Judas-Ziegen zum Einsatz. Das sind mit GPS ausgestattete Ziegen, die, wenn sie wieder frei gelassen werden, sofort eine Gruppe suchen, da Ziegen nicht gern allein sind. So können die Jäger auch noch die letzten Ziegengruppe finden.