Zur Pause wurden die Butterbrotdosen ausgepackt und auf dem Gang intensiv über die letzte Stunde diskutiert. Und als die Pause vorbei war, kamen alle nach einer Aufforderung wieder herein, setzten sich auf ihre Stühle an den dicht gestaffelt stehenden Tischen und machten sich Notizen: Was sich anhört wie die Schilderung eines Schultages, ist ein kurzer Eindruck einer Fortbildung für Lehrerinnen und Lehrer im „Grünen Labor“ auf dem Gaterslebener Forschungscampus. Unter dem Titel „Expedition Pflanzenforschung: Genomeditierung macht Schule“ gab es nicht nur einen Vortrag und eine Führung am IPK, sondern die 14 Lehrkräfte der Sekundarstufe II standen auch selbst für ein Experiment mit Kittel und Pipette im Labor. 

Eingeladen hatte die Initiative „PLANT 2030“. Sie begleitet die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Projekte der angewandten Pflanzenforschung. „Wir wollen den Lehrkräften Wissen an die Hand geben, mit dem sie die wissenschaftlichen Grundlagen zu verschiedenen Themen anschaulich in ihren Unterricht integrieren können“, erklärt Alexander Graf, Mitarbeiter in der Geschäftsstelle von „PLANT 2030“. „Und bei kontrovers diskutierten Themen wie der Genomeditierung beleuchten wir die unterschiedlichen Perspektiven. Ziel ist es, den Lehrkräften abwechslungsreichere und spannendere Angebote zu machen, als sie es von vielen, häufig langweiligen Fortbildungen kennen.“

Einfach loslegen im Labor – das geht aber natürlich nicht. Und so erhielten die Lehrkräfte neben einem Kittel von Sandra Färber zunächst eine kurze Einführung zum richtigen Umgang mit Pipetten. „Keinesfalls dürfen die Pipetten in Kontakt mit Chemikalien kommen“, sagte die Leiterin des „Grünen Labors“, die sonst meist Schülerinnen und Schüler betreut. Deshalb muss den Pipetten erst eine Spitze aufgesetzt werden. Die Farbe der Pipette (gelb und grau) zeigt das maximale Volumen an, dass mit einem Rädchen exakt eingestellt werden kann. „Und jetzt drücken sie die Pipette herunter, bis sie einen ersten Druckpunkt erreicht haben. So wird die Luft herausgedrückt.“ Und anschließend konnten die Lehrkräfte versuchen, mit der Pipette destilliertes Wasser aus kleinen Gläschen aufzunehmen. 

Vor dem Gang ins Labor bekamen die Lehrkräfte, die aus ganz Sachsen-Anhalt angereist waren, einen kurzen Überblick über das Thema. Klassische Kreuzung, Mutationszüchtung, transgene Pflanzen oder eben Genomeditierung mit Verfahren wie der Genschere CRISPR Cas – Alexander Graf von „PLANT 2030“ erklärte die verschiedenen Verfahren und strich dabei einige Vorteile der Genomeditierung heraus. „Das Verfahren ist nicht nur kostengünstiger, sondern vor allem auch viel schneller als die klassische Kreuzung, weil keine aufwendigen Rückkreuzungen mehr erforderlich sind.“ Und die Zeit sei angesichts des fortschreitenden Klimawandels und der wachsenden Weltbevölkerung ein entscheidender Faktor bei der Entwicklung neuer und widerstandsfähiger Pflanzen. „Es geht dabei um die Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette, also von der Wissenschaft über die Züchtung hin zum Verbraucher.“ Und wie groß der Handlungsdruck ist, machte er anhand einiger Zahlen deutlich. So standen 1960 pro Kopf noch 4.300 Quadratmeter Ackerfläche zur Verfügung, 2050 werden es nach Schätzungen nur noch 1.800 sein. Von weniger Fläche müssen immer mehr Menschen ernährt werden.

Für eine breite Nutzung der Genomeditierung müsse aber das Gentechnikrecht in Europa geändert werden, erläuterten Alexander Graf und Robert Hoffie, Leiter der unabhängigen Arbeitsgruppe „Biotechnologie und Genomeditierung“ am IPK. Dies beinhalte Regelungen, die aus Sicht vieler Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler nicht nachvollziehbar sind. „Hartweizen, Pfefferminze und Grapefruit sind nur drei Beispiele von Pflanzen, die wir bedenkenlos essen, bei denen aber durch radioaktive Bestrahlung nach dem Zufallsprinzip viele Mutationen ausgelöst wurden“, erklärte Alexander Graf. Diese Pflanzen gelten zwar als gentechnisch verändert, sind jedoch durch eine Ausnahmeregelung von der Kennzeichnung und Regulierung befreit. Für Pflanzen, bei denen mittels Genschere punktgenau eine gewünschte Veränderung erzielt werden kann, gilt diese Ausnahmeregelung nicht. „Aus wissenschaftlicher Sicht macht diese unterschiedliche Regulierung keinen Sinn und zeigt die Absurdität der Debatte“, sagte Robert Hoffie. 

Nach Vortrag und Pipettenschulung konnten die 14 Lehrerinnen und Lehrer dann mit dem Laborexperiment starten. Ziel war es, Mutationen in Proben von Gerstenpflanzen nachzuweisen, die zuvor mithilfe der Genschere genetisch verändert worden waren. Dafür hatte Robert Hoffie den veränderten Genbereich mehrerer Pflanzen mittels einer PCR vervielfältigt. Ein Enzym erkennt dabei die genaue Stelle, an der die gewünschte Mutation durch die Genschere auftreten sollte. 

Auch dies kann das DNA-Fragment schneiden – allerdings nur dann, wenn dort nicht zuvor schon durch die Cas9-Genschere eine Mutation aufgetreten ist. So entstehen mithilfe des Enzyms aus DNA-Fragmenten von Pflanzen, die nicht mutiert wurden, zwei kleinere DNA-Fragmente. Nur bei mutierten Pflanzen bleibt das DNA-Stück unverdaut. In der folgenden Gelelektrophorese wurden diese DNA-Stücke dann der Größe nach aufgetrennt und so für die verschiedenen Pflanzenproben nachgewiesen, ob sie eine Mutation trugen oder nicht. 

Ziel der Fortbildung war es natürlich, dass die Lehrkräfte die neuen Erkenntnisse auch im Unterricht weitergeben können. Daher machte Alexander Graf sie auch mit „Scholae Online“ vertraut, einem kostenlosen Bildungsangebot. Zu verschiedenen Themen aus der Pflanzenforschung, wie etwa der „Genomeditierung von Nutzpflanzen“, gibt es mehrere Lektionen mit passendem Begleitmaterial. Dazu gehören fertige Präsentationen ebenso wie didaktische Hinweise. „Unser Ziel ist es, das Wissen aus der Wissenschaft für die Lehrkräfte und den Unterricht aufzubereiten“, sagt Alexander Graf. 

Und wie kam das alles bei den Lehrkräften an? Das weiß Alexander Graf erst nach Durchsicht aller Bewertungsbögen. „Ich habe aber hier und da schon gesehen, dass die volle Punktzahl vergeben worden ist.“

Infos zu Scholae Online: https://scholae.pflanzenforschung.de/s1/home