CO2-Speicherung: Kann die CRISPR-Genschere die Photosynthese optimieren?

Jennifer Doudna war entscheidend an der Entwicklung der CRISPR-Genschere beteiligt und erhielt dafür im Jahr 2020 den Chemie-Nobelpreis. Eigentlich könnte die Forscherin sich also zurücklehnen und ihr Geld vor allem mit Vorträgen verdienen. Genau dies macht sie aber nicht. Stattdessen hat sie sich ein neues ehrgeiziges Projekt vorgenommen: Sie will die pflanzliche Photosynthese so optimieren, dass daraus ein Werkzeug im Kampf gegen den Klimawandel wird. Helfen soll dabei nicht zuletzt die CRISPR-Genschere. Grundsätzlich ist der Ansatz nicht neu: Pflanzen nehmen während ihres Wachstums über die Photosynthese CO2 auf. Deswegen werden immer wieder auch Aufforstungsaktionen gestartet, um das Klimagas zu binden. Dies bedeutet aber auch: Je schneller die Pflanzen wachsen und je effizienter sie die Photosynthese durchführen, desto mehr CO2 wird gebunden. Genau hier kommt nun die Genschere ins Spiel. Diese soll genutzt werden, um unnötige Nebenreaktionen auszuschalten und die Pflanzen stärker wachsen zu lassen.

Das gebundene CO2 muss dauerhaft gespeichert werden

Zusätzlich wird an Lösungen gearbeitet, um das CO2 dann auch wirklich dauerhaft zu speichern. Denn im Normalfall sterben die Pflanzen irgendwann ab, werden von Mikroben zersetzt und geben das aufgenommene Klimagas so wieder frei. Eine Idee der Forscherin besteht nun darin, die Pflanzen so umzuprogrammieren, dass sie ein möglichst tiefes und dichtes Wurzelnetz entwickeln. Denn bei Pflanzenteilen tief unter der Erde ist es weniger wahrscheinlich, dass das gebundene CO2 so schnell freigesetzt wird. Denkbar wäre es aber auch, aus den Pflanzen Biokohle oder Biöl zu machen. Beides könnte dann für lange Zeit unterirdisch gelagert werden. Alle diese Ideen kommen aber erst ernsthaft zum tragen, wenn es tatsächlich gelingen sollte, die CO2-Aufnahme der Pflanzen signifikant zu steigern. Dies stellt durchaus eine Herausforderung dar. So ist die Genetik bei vielen Pflanzen noch nicht vollständig erschlossen. Die Forscher wissen also gar nicht, welche Gene sie bearbeiten müssen, um die gewünschten Effekte zu erzielen.

Nutzpflanzen wachsen in der Regel schneller als Bäume

Die Gruppe rund um Doudna konzentriert sich daher zunächst auf Reispflanzen. Diese haben den Vorteil, dass sie bereits umfassend genetisch analysiert wurden. Dadurch ist aber auch klar, dass viele der Eigenschaften, die die Forscher verändern wollen, von mehreren Genen beeinflusst und gesteuert werden. Dies wiederum erschwert den gezielten Einsatz der Genschere. Die beteiligten Forscher sind dennoch optimistisch, die Photosynthese optimieren zu können. Sie konzentrieren sich bei ihrer Arbeit zunächst auf Nutzpflanzen. Dies hat einen simplen Grund: Bäume speichern zwar mehr CO2 für eine längere Zeit. Reis wächst aber schlicht schneller, sodass die Forscher schneller Ergebnisse sehen und ihre Ansätze validieren können. Grundsätzlich kann die Genschere zudem noch auf andere Art und Weise beim Kampf gegen den Klimawandel helfen. Theoretisch kann mit ihr die Effizienz des Ackerbaus erhöht werden. Dadurch würden weniger Flächen für die Nahrungsmittelproduktion benötigt und es könnten mehr Naturgebiete entstehen.

Via: Innovative Genomics