Ein Salatblatt mit einem Bestandteil von Fleisch: Was zunächst ungewöhnlich klingt, ist Gegenstand einer neuen Studie. Erstmals ist es Forschern gelungen, Pflanzen so zu verändern, dass sie dauerhaft das tierische Protein Myoglobin produzieren. Das Protein kommt in den Muskeln von Wirbeltieren vor und ist unter anderem für die Farbe und bestimmte geschmackliche Eigenschaften von Fleisch relevant.
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Für ihre Versuche veränderten die Forscher Salatpflanzen und Tabak. Dabei schleusten sie Gene für Schweine-Myoglobin gezielt in die Chloroplasten der Pflanzen ein. Zum Einsatz kam eine sogenannte biolistische Transformation: Mit einer Art „Genkanone“ werden winzige Metallpartikel, die mit DNA beschichtet sind, in Pflanzenzellen geschossen.
Die Chloroplasten sind dabei ein besonders interessanter Ort. In ihnen findet die Photosynthese statt. Außerdem besitzen sie aufgrund ihrer evolutionären Herkunft und der vielen Kopien ihres Erbguts gute Voraussetzungen für die Produktion größerer Proteinmengen.
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Die Forscher konnten nachweisen, dass die fremde DNA in das Erbgut der Chloroplasten aufgenommen worden war. Die veränderten Pflanzen wuchsen anschließend zu ausgewachsenen Exemplaren heran und bildeten Samen. Auch bei den Nachkommen ließ sich das übertragene Gen nachweisen.
Beim Salat wurden rund 810 Milligramm Myoglobin pro Kilogramm Trockengewicht gemessen. Beim Tabak waren es etwa 800 Milligramm. Damit liegt die Menge deutlich unter den Werten in tierischem Muskelgewebe. Nach Einschätzung der Wissenschaftler könnte der Vergleich dennoch interessant sein, weil Pflanzen im Anbau weniger Ressourcen benötigen als die Haltung von Nutztieren.
Die Forscher sehen deshalb langfristig die Möglichkeit, pflanzlich produziertes Myoglobin für Fleischersatzprodukte zu nutzen. Das Protein könnte aus Blättern gewonnen und anschließend als Bestandteil entsprechender Lebensmittel verarbeitet werden.
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Von einem marktreifen Produkt ist die Forschung allerdings noch weit entfernt. Die Wissenschaftler betonen selbst, dass weitere Untersuchungen notwendig sind. Insbesondere muss geklärt werden, wie sich die Methode unter größeren Produktionsbedingungen bewährt und ob die daraus gewonnenen Proteine für Lebensmittel geeignet und sicher sind.
Ein weiteres Problem betrifft die Verbindung von Myoglobin mit Häm. Dabei handelt es sich um die eisenhaltige Struktur, die für die Funktion des Proteins entscheidend ist. Das in Tabak gewonnene Myoglobin war zwar korrekt gefaltet, allerdings war nur ein Teil des Proteins mit Häm verbunden. Die Forscher vermuten deshalb, dass die Verfügbarkeit von Häm die Produktion funktionsfähigen Myoglobins begrenzt.
Ansatz für Fleischersatz der Zukunft
Die Ergebnisse könnten dennoch einen neuen Weg für die Herstellung tierischer Proteine eröffnen. Statt dafür Tiere zu halten oder Proteine in aufwendigen biotechnologischen Anlagen herzustellen, könnten Pflanzen künftig als Produktionssystem dienen.
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Der britische Wissenschaftler Rodrigo Ledesma-Amaro vom Imperial College London bezeichnete die Ergebnisse als wichtigen Fortschritt. Die stabile Herstellung von Myoglobin in den Chloroplasten einer essbaren Pflanze eröffne die Möglichkeit, Pflanzen künftig als skalierbare Produktionsplattform zu nutzen.
Bis dahin sind jedoch weitere Schritte nötig. Unter anderem müssen die Ausbeute verbessert, die vollständige Bindung von Häm optimiert und die Lebensmittel- und Produktionseigenschaften genauer untersucht werden.
