04.11.2009

Schule

Ideen für den Unterricht

Sicherheitskonzepte für gentechnisch veränderte Pflanzen (Pharmapflanzen)

Ziele

• Vor- und Nachteile beim „Molecular pharming“ kennenlernen
• Fishbowl-Methode bei der Gruppenarbeit anwenden
• biologische Maßnahmen zur Verhinderung einer Auskreuzung von gv-Pflanzen kennenlernen.

Vorbemerkung

Der vorliegende Unterrichtsvorschlag beschäftigt sich mit der Fragestellung, warum das Auskreuzen bei Pharmapflanzen verhindert werden muss.

Molecular pharming

Pflanzen enthalten eine Vielzahl von medizinisch relevanten Wirkstoffen, die zur Herstellung von Medikamenten genutzt werden können. Besonders die sogenannten sekundären Pflanzenstoffe wie Alkaloide, Glycoside oder Carotinoide umfassen Substanzen mit teilweise gesundheitsfördernden und kurativen Eigenschaften. Mit Hilfe der Gentechnik können nicht nur die natürlicherweise in Pflanzen enthaltenen Wirkstoffe genutzt werden, sondern durch Genübertragung aus beliebigen Organismen zusätzliche Wirk-Substanzen produziert werden. Pflanzen werden damit zu „grünen Produktionsstätten“ für ein breites Spektrum von medizinisch relevanten Wirkstoffen, die klassische chemische Produktionsanlagen teilweise ersetzen können. Dieser Ansatz wird als „Molecular pharming“ bezeichnet. Interessant sind diese Pharmapflanzen, da sie vielfältige Möglichkeiten bieten, um pharmazeutische Proteine sicher und kostengünstig herzustellen.

Zwischen Auskreuzung minimieren und verhindern

Die mögliche Auskreuzung der „Transgene“ in kultur- und artverwandte Wildpflanzen ist immer wieder Thema der öffentlichen Diskussionen. Bei den Pharmapflanzen muss die Auskreuzung zuverlässig verhindert werden, um Ökosysteme und auch Lebensmittel frei von aktiven pharmakologischen Wirkstoffen zu halten. Dagegen reicht bei dem Anbau von Futter- und Lebensmittelpflanzen eine Minimierung der Auskreuzung aus.

Natürlich gibt es zwischen den beiden genannten Möglichkeiten noch andere Fälle, in denen Auskreuzungen verhindert werden sollte. Das ist immer dann der Fall, wenn nach der Sicherheitsbewertung von transgenen Pflanzen nicht mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann, dass die Weitergabe des Transgens zu signifikanten ökologischen Veränderungen führen könnte - etwa wenn durch Übertragung des Transgens auf Wildpflanzen diese sich verstärkt ausbreiten könnten und damit andere Pflanzenspezies verdrängen würden.

Unterrichtsgestaltung

Einstieg

Der folgende Artikel eignet sich als Einstieg in das Themenfeld der Pharmapflanzen. Verschiedene Forschungsschwerpunkte für Pharmapflanzen werden hier vorgestellt.

Die Schüler tragen zusammen, in welchen Bereichen Pflanzen bei der Gewinnung pharmazeutischer Stoffe eine Rolle spielen. Wie finden sie die Idee, pharmazeutische Proteine durch Pflanzen zu gewinnen? Welche Vorteile bzw. Chancen könnten die Pharmapflanzen bieten? Zum Beispiel kostengünstigere und umweltfreundlichere Produktion, unbegrenzte Mengen, Lager- und Transportfähigkeit. Die Ergebnisse sollten festgehalten werden.

Erarbeitung

Nach einer kurzen Diskussion über das Potential der Pharmapflanzen wird dazu übergegangen, die Vor- und Nachteile gentechnisch veränderter Pflanzen im Allgemeinen zusammenzutragen. Transgene Pflanzen müssen sich einer Sicherheitsüberprüfung unterziehen, bevor sie im Freiland getestet und später großflächig angebaut werden dürfen. Neben gesundheitlichen Risiken sind vor allem ökologische Fragestellungen von besonderem Interesse. Hierzu notiert jeder Schüler Stichpunkte auf Karten, die dann an der Pinnwand sortiert werden. Dabei sollte neben der Unterscheidung zwischen Chancen und Risiken bei den Risiken zudem zwischen möglichen ökonomischen und ökologischen bzw. gesundheitlichen Folgen differenziert werden. (Arbeitsblätter und Kopiervorlagen S. 2)

Wann muss Auskreuzung verhindert werden?

Zusammen mit den Schülern wird ein Tafelbild entworfen, bei dem drei unterschiedliche gv-Pflanzen und ihre jeweiligen Risikoszenarien dargestellt werden (Arbeitsblätter und Kopiervorlagen S. 4): Die drei Pflanzen symbolisieren eine Pharmapflanze, eine insektenresistente gv-Pflanze und eine zugelassene herbizidtolerante gv-Pflanze, bei der keine ökologischen Schäden zu erwarten sind. Die Schüler sollen nun zu jeder Pflanze Angaben machen, was ihrer Meinung nach bei der Sicherheitsbewertung besonders beachtet werden muss.

Folgendes sollte herausgearbeitet werden:

• Jede Pflanze hat ihr eigenes Risikopotenzial und muss daher im Einzelfall bewertet werden.
• Im Prinzip gilt dies sowohl für gv-Pflanzen als auch für konventionelle Pflanzen.
• Auskreuzung ist eine von mehreren Interaktionsmöglichkeiten von gv-Pflanzen mit ihrer Umwelt.
• Eine Auskreuzungsmöglichkeit mit anderen Wild- oder Kulturpflanzen per se ist noch kein ökologischer Schaden. Aber in bestimmten Fällen kann eine Auskreuzung zu negativen Umweltwirkungen führen und daher sind in einigen Fällen zusätzlich Auskreuzungsbarrieren erforderlich.
• Bei Pharmapflanzen sind in der Regel effektive Auskreuzungsbarrieren notwendig (sicherheitsrelevant); bei manchen gv-Pflanzen, z.B. einzelnen insektenresistenten gv-Pflanzen, kann eine solche Barriere im Einzelfall notwendig sein (sicherheitsrelevant), bei anderen gv-Pflanzen, z.B. herbizidtoleranten gv-Pflanzen, kann eine Minimierung der Auskreuzung durch entsprechende Anbaumaßnahmen wie Isolationsabständen zwischen den Feldern ausreichend sein (nicht sicherheitsrelevant).

Wie kann Auskreuzung verhindert werden?

Die Schüler sollen Ideen zusammentragen, welche biologischen Methoden und Möglichkeiten es gibt, um eine Auskreuzung zu verhindern. Zusätzlich kann dies im Internet recherchiert werden. In Gruppenarbeit werden nun drei Methoden mit dem folgenden Hintergrundmaterial erarbeitet.

Ergebnissicherung/Abschlussdikussion

Abschließend sollten neben dem Für und Wider der jeweiligen Methode folgender Aspekt diskutiert werden: Gibt es eine hundertprozentige biologische Sicherheit?

Zur Präsentation der Gruppenergebnisse und die anschließende Abschlussdiskussion kann die Fishbowl-Methode eingesetzt werden. Die Gruppenergebnisse werden durch Gruppensprecher in einem Innenkreis vorgetragen, daran können sich jederzeit auch die zuhörenden Schüler aus dem Außenkreis beteiligen.

Anschließend diskutiert der Innenkreis die Frage, inwiefern 100%ige biologische Sicherheit möglich ist. Sobald ein Schüler aus dem Außenkreis ein Argument beisteuern oder einen Beitrag kommentieren möchte, wechselt er mit einem Vertreter des Innenkreises den Platz. Der Lehrer oder ein Schüler kann die Diskussion leiten und moderieren.