Forscher bauen Leben aus Molekülen

Künstliches Leben zu erschaffen, ist eine der größten Herausforderungen der Wissenschaft. Forscherinnen und Forscher rätseln bis heute, wo das Leben herkommt und ab wann man überhaupt von Leben sprechen kann. Doch neue Ansätze sind vielversprechend. Eine große Rolle spielt dabei der sogenannte Bottom-up-Ansatz: Statt bestehende Zellen genetisch zu verändern (Top-down), werden hier Zellen von Grund auf neu aus einzelnen Molekülen aufgebaut. Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das sich selbst vervielfältigen und eine Evolution durchlaufen kann – ein möglicher Übergang von unbelebter zu lebendiger Materie.

Als Baumaterial nutzen die Forscher unter anderem DNA- und RNA-Moleküle. Während DNA als stabiler Informationsträger dient, ermöglicht RNA durch ihre vielseitigen Faltungsstrukturen besonders komplexe Funktionen. Mithilfe von Computerdesign werden RNA-Sequenzen so entworfen, dass sie sich zu gewünschten Nanostrukturen falten. Fachleute nennen diese Technik „Origami“. Das Verfahren funktioniert unter physiologischen Bedingungen und lässt sich gut auf große Produktionsmengen erweitern, etwa mithilfe von Bakterienkulturen.

Ein zentraler Vorteil des Bottom-up-Ansatzes liegt darin, dass er Lösungen ermöglicht, die die natürliche Evolution nie hervorgebracht hat. Denn die natürliche Evolution verläuft zwar zufallsgetrieben, ist dabei aber durch verschiedene Faktoren beschränkt: Ihr Startpunkt ist stets ein bereits existierender Organismus; jede neue Tochtergeneration muss lebens- und vermehrungsfähig sein und so weiter. Im Labor hingegen können neue Systeme entwickelt und durch gerichtete Evolution optimiert werden.

Langfristig möchte man künstliche Minimalzellen entwickeln, die grundlegende Eigenschaften des Lebens besitzen. Diese wären deutlich einfacher aufgebaut als heutige Zellen, könnten aber als Ausgangspunkt für synthetische Formen des Lebens dienen. Anwendungen reichen von medizinischen Therapien bis hin zu neuartigen biotechnologischen Systemen. Frank Schubert, Biologe und Redakteur bei „Spektrum der Wissenschaft“, erklärt im Gespräch mit detektor.fm-Moderator Marc Zimmer, wie die neuen Ansätze aussehen, warum sie so revolutionär sind und welche Hürden es für die Forschung derzeit noch gibt.