Ernährung:Pflanzen können in Zukunft als Quelle für tierisches Protein dienen

Fleischersatzprodukte sollen Geschmack und Textur von echtem Fleisch nachahmen, ohne Tiere zu belasten. Der weltweite Markt für solche Produkte hat bereits ein Volumen von sieben bis acht Milliarden Euro pro Jahr und wächst jährlich um mehr als acht Prozent. Das Schlüsselprotein dafür heißt Myoglobin: Es verleiht Fleisch seine rote Farbe und den herzhaften Geschmack. Bisher stammt das Protein meist aus gentechnisch veränderten Mikroorganismen, die in Bioreaktoren wachsen. Forscher:innen um Alexia Groff vom Imperial College London haben nun einen anderen Weg erprobt: Sie lassen Myoglobin direkt in Nutzpflanzen entstehen.

Gene per Genkanone in die Chloroplasten

Das Team klonte zunächst die Myoglobin-Gene von Schwein und Rind. Mit einer sogenannten Genkanone schossen die Forscher:innen Kopien dieser Gene in die Chloroplasten von Salat- und Tabak-Keimlingen. Chloroplasten besitzen ein eigenes, ringförmiges Erbgut, ein Überbleibsel ihrer bakteriellen Vorfahren, der Cyanobakterien. Genau diese Herkunft macht sie laut Groff besonders produktiv: „Aufgrund ihres bakteriellen Ursprungs und ihrer hohen Zahl pro Zelle sind Chloroplasten meist weitaus besser darin, große Mengen Protein zu produzieren als der Zellkern.“

Die veränderten Blattstücke wuchsen zu vollständigen Pflanzen heran, blühten und bildeten fruchtbare Samen. Auch die Nachkommen trugen das Myoglobin-Gen in sich, ohne dass die Photosyntheseleistung darunter litt. Zum Vergleich schleuste das Team das Gen zusätzlich in den Zellkern der Pflanzen sowie in die Chloroplasten der einzelligen Alge Chlamydomonas reinhardtii ein. Massenspektrometrische Messungen zeigten, dass Tabak über die Chloroplasten etwa 800 Milligramm Myoglobin pro Kilogramm Trockenmasse produzierte, Salat rund 810 Milligramm. Das war mindestens dreimal so viel wie bei den Pflanzen mit Gen im Zellkern. Echtes Fleisch enthält zwischen 8,1 und 11,2 Milligramm Myoglobin pro Gramm Trockenmasse, also deutlich mehr pro Einheit Masse. Trotzdem sehen die Forscher:innen Potenzial, weil Pflanzenanbau erheblich weniger Wasser und Fläche benötigt als Tierhaltung und die Proteinausbeute pro Hektar mithalten könnte.

Noch ein Konzeptnachweis, keine Marktreife

Rodrigo Ledesma-Amaro, Direktor des Bezos Centre for Sustainable Protein, ordnet die Arbeit als wichtigen Fortschritt gegenüber früheren Pflanzen- und Algenversuchen ein. Pflanzen könnten künftig als skalierbare Produktionsplattform neben der mikrobiellen Fermentation dienen. Vor einer möglichen Anwendung müssen die Forscher:innen jedoch klären, wie sich die Häm-Gruppe besser einbauen lässt, die für Farbe, Geschmack und Kocheigenschaften des fertigen Produkts entscheidend ist. Auch Fragen zu Lebensmittelsicherheit, Verarbeitung und Wirtschaftlichkeit im großen Maßstab bleiben offen.

Kyomei-Mitgründerin Kyoko Morimoto sieht einen weiteren möglichen Nutzen: Mit Myoglobin angereicherter Salat könnte eines Tages als eisenreiches Lebensmittel dienen, sofern die Zulassung gelingt.

via Imperial College London

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