Die Idee, ausgestorbene Arten wieder ins Leben zu rufen, kennen wir bereits aus Jurassic Park. Schon länger gibt es die Versuche, mithilfe der Klontechnologie Arten wiederauferstehen zu lassen oder genetische Vielfalt in eine dezimierte Population zu bringen. Neben wissenschaftlichen Erkenntnissen zur embryonalen Entwicklung gibt es außerdem Ansätze, genmanipulierte Vögel medizinisch nutzbare Proteine im Eiweiß ihrer Eier produzieren zu lassen, was einen riesigen Fortschritt in der Pharmazie bedeuten könnte.
Je länger wir uns damit beschäftigen, desto mehr bekommen wir allerdings den Eindruck: Es ist wohl doch alles nicht so einfach mit dem genetischen Bauplan, um ihn einfach mit der Genschere zurechtzuschneiden. Doch ein historischer Schritt vorwärts will dem US-Konzern mit seinem künstlichen Ei-System nun gelungen sein.
Warum es nicht möglich ist, Vögel zu klonen
Ausgerechnet bei Vögeln scheint diese Klon Technologie an ihre Grenzen zu stoßen. Um zu verstehen, warum, sollten wir uns erst einmal den Prozess an sich genauer ansehen: Im Grunde wird bei dem sogenannten „somatischen Zellkerntransfer“ der Zellkern einer Eizelle unter dem Mikroskop entfernt, sodass sie ihren genetischen Code verliert. Daraufhin wird der Kern einer ganz normalen Körperzelle (oder auch somatischen Zelle) des zu klonenden Tieres eingesetzt und die beiden werden mit einem elektrischen Impuls dazu angeregt, zu verschmelzen.
Ei- und Spermienzellen enthalten als einzige Zellen immer nur die Hälfte des Erbmaterials, sie werden haploid genannt. Durch den Tausch des haploiden Zellkerns mit der Körperzelle, die ein vollständiges Set besitzt, beginnt die Zelle im besten Fall, sich zu teilen, bis ein kleiner Embryo entsteht, den man einer Leihmutter einer genetisch möglichst verwandten Spezies einsetzt.
Bei Vögeln jedoch ist diese Eizelle nicht etwa mikroskopisch klein wie bei Säugetieren. Sie muss mit Nährstoffen bepackt sein, um den Embryo auch außerhalb des Körpers bis zur Zeit des Schlüpfens nähren zu können, und schmeckt somit auch ausgezeichnet auf dem Frühstücksbrot. Die winzige Eizelle, welche die gesamte DNA des Vogels enthält, könnte sich überall im Dotter befinden und diese zu isolieren, gleicht der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.
Dazu kommt noch, dass, sobald der Dotter im Eierstock des Huhns fertig gebildet ist, er sich ständig in Bewegung befindet. Er wird zuerst mit dem Eiklar und schließlich mit der Schale umhüllt, und so etwas wie eine Gebärmutter, in der man bequem den frischen Klon-Embryo einsetzen könnte, gibt es nicht.
Der Riesenmoa und das Dodo-Problem
Doch Colossal Biosciences will sich schließlich nicht mit gewöhnlichen Hühnerküken zufriedengeben. Sie haben wortwörtlich größere Pläne: Der Riesenmoa, ein flugunfähiger Vogel, der einst die Südinsel Neuseelands besiedelte, konnte ein Gewicht von über 230 kg erreichen und war etwa doppelt so groß wie ein ausgewachsener Mann. Somit hatten seine Eier auch etwa viermal so viel Volumen wie die des Straußes, der größten noch lebenden Vogelart heute. Ein biologisches Spenderei in dieser Größe aufzutreiben, wäre schier unmöglich. Doch selbst wenn: Jedes Ei ist genau auf die Bedürfnisse seiner Art angepasst. Kalkgehalt, Sauerstoffgehalt, Porenanzahl und -größe der Eierschale etc. müssen genau auf den heranwachsenden Embryo abgestimmt sein.
Ein beachtliches Hindernis, wenn auch das Sprichwort „Dead as a Dodo“ demnächst Geschichte sein soll. Der Vogel, der bis zum 15. Jh. ohne natürliche Prädatoren auf Mauritius lebte, ist ein Herzensprojekt des Konzerns. Von Menschen eingeschleppte Ratten, Schweine, Ziegen oder andere domestizierte Tiere, die einen Geschmack für die nur einmal jährlich gelegten Dodo-Eier hatten, dezimierten die Population bis zum endgültigen Aussterben im 17. Jh.
Bahnbrechende Forschungsergebnisse
Es besteht aus zwei Komponenten: einem sechseckigen Trägergehäuse und einer semipermeablen Membran auf Silikonbasis, die ähnlich wie die Eierschale Sauerstoff durchlässt, Feuchtigkeit von innen und Verunreinigungen von außen allerdings zurückhält. Von oben können wir die Embryonalentwicklung direkt durch ein transparentes Fensterchen beobachten. Ganz besonders ist die Skalierbarkeit des Konzepts: Wir könnten sie in jeder erdenklichen Größe und Menge drucken, sogar für den Riesenmoa!
Aktuell wurden die Hühnereier 24 Stunden nach dem Legen geöffnet, untersucht und der Inhalt in die künstliche Schale umgefüllt. Für die Wiederbelebung ausgestorbener Arten soll das System erst in weiterer Folge ins Spiel kommen. Nach dem Legen des Eis hat der Embryo bereits etwa 50.000 Zellen, viel zu viele, um sie mit derzeitigen Methoden genetisch zu verändern. Stattdessen sollen kultivierte PGCs, die im Labor gezüchtet wurden, mit zusätzlichen Nährstoffen in das künstliche Ei übersiedelt werden.
Doch so faszinierend das alles klingt, externe Expert:innen mahnen dazu, nicht zu euphorisch zu werden. Bis jetzt hat Colossal weder eine wissenschaftliche Publikation noch öffentlich zugängliche Datensätze zu den Ergebnissen veröffentlicht, und auch wie viele gescheiterte Versuche es unter 26 gesunden Küken gab, ist nicht bekannt.
Laute Kritik
Generell genießt das Unternehmen nicht gerade den besten Ruf im Fach. Oft wird ihnen nachgesagt, sie würden wissenschaftliche Erfolge medienwirksam überhöhen und nicht mehr als spektakuläre Selbstvermarktung betreiben. So hatten sie bereits die Rückkehr des Schattenwolfes verkündet. In Wahrheit hatten sie ein Mischwesen entworfen: Beim nächsten lebenden Verwandten wurden 14 Gene modifiziert, sodass er dem ausgestorbenen Tier ähnliche Eigenschaften entwickelte. Im Moment hat das mit über 10 Milliarden $ bewertete Unternehmen unter anderem noch Projekte zur De-Extinction von Wollmammut, Beutelwolf und Blaubock am Laufen. Werden wir also in einem Jahr wie angekündigt einem echten Mammut gegenüberstehen? Lasst uns gespannt, aber kritisch bleiben.
Was bisher geschah …
Die Idee, Küken außerhalb einer natürlichen Eierschale auszubrüten, ist nicht ganz neu. Erstmals gelang dies Margaret M. Perry 1988, die somit auch das erste warmblütige Tier komplett in vitro (im Glas: außerhalb des normalen biologischen Kontextes) züchtete. Sie nutzte Spendereierschalen, was allerdings nicht skalierbar und extrem fehleranfällig war. Davor gab es schon einige Versuche, den Entwicklungsprozess des Embryos durch das Ausbrüten in Plastikbechern, Spritztüten oder Frischhaltefolie sichtbar zu machen, doch diese waren meist nach spätestens 3–10 Tagen gescheitert.
Auch diese Methode wurde aber nicht aufgegeben und 2012 ging dann ein Video auf YouTube viral, in dem der japanische Lehrer Yutaka Tahara mit seinen Schüler:innen ein Küken ganz ohne Kalkschale bis zum Schlüpfen brachte. Dazu spannte er eine gasdurchlässige Frischhaltefolie über einen Plastikbecher und führte exakt dosiertes Kalzium für das Knochenwachstum sowie zusätzlichen reinen Sauerstoff ab Tag 17 hinzu. Diese Methode konnte in dem darauffolgenden Jahrzehnt bis zu einer Erfolgsquote von etwas über 50 % noch weiter verfeinert werden, ein massives Problem stellte allerdings der künstlich zugeführte Sauerstoff dar, der oxidativen Stress verursachen und damit die DNA des Embryos schädigen kann.
Die Keimbahn-Chimäre als Alternative
Einen ganz anderen Ansatz bietet die in den 80er- bis 90er-Jahren entwickelte Keimbahn-Chimäre-Methode. Das Ziel ist es, ein Mischwesen (griechische Mythologie: Chimäre) zu erschaffen, das die Ziel-DNA an seine Nachkommen weitergeben kann.
Dazu werden die sogenannten Urkeimzellen (PGCs), aus denen sich später Spermien oder Eizellen entwickeln, im frühen Entwicklungsstadium in einen Embryo injiziert. Dieser wurde davor genetisch so manipuliert, dass er von Natur aus keine eigenen Keimbahnen entwickeln kann. Die Hoffnung besteht, dass diese in die Keimdrüsen des Wirtsembryos wandern und dieser sich zu einem gesunden Tier entwickelt, das Keimzellen mit der fremden DNA produziert.
Es gibt bereits erste Erfolge damit, Haushähne Spermien mit der DNA von Präriehühnern oder Maya-Enten produzieren zu lassen, um sie dann mit Weibchen dieser Arten zu paaren. Das könnte einen großen Beitrag zur Zucht und Wiederherstellung der genetischen Vielfalt bedrohter Tierarten leisten; bei ausgestorbenen Tieren versucht man, mit CRISPR/Cas editierte PGCs einer verwandten Tierart zu erstellen.
Hierbei entsteht allerdings nicht etwa wie beim Klonen ein 100 Prozent genetisch identisches Tier, sondern ein Hybrid mit einem Genpool aus der Lotterie. Zuerst einmal müssen die PGCs an die richtige Stelle wandern und, sollte es sich um eine ausgestorbene Art handeln, überhaupt einmal erfolgreich editiert werden! Wenn das Ausschalten der Keimbahnen nicht funktioniert, entstehen Keimzellen mit gemischter DNA, was einen ungewollten Hybriden hervorbringen würde. Dann muss die Chimäre gesund geboren werden und geschlechtsreif werden. Hat man keinen lebenden Partner für die Paarung, verdoppeln sich diese Risiken natürlich, da zwei solcher Individuen beteiligt sind. Bei ausgestorbenen Vogelarten kommt zudem noch das angesprochene Ei-Problem. Das Ei, in dem der Embryo heranwächst, ist ja noch immer jenes der Leihmutter und nicht an seine Bedürfnisse angepasst.
Fazit
Viele der ökologischen Nischen, in denen diese Arten einst lebten, existieren in unserer heutigen Welt gar nicht mehr, was eine Auswilderung solcher Tiere schwierig gestalten würde. Vielleicht sollten wir uns schlussendlich einfach noch einmal ins Bewusstsein rufen: Ohne den Verlust von Lebensräumen, den menschengemachten Klimawandel oder invasive Arten wäre all dies erst gar kein Thema.
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