In der aufgeheizten Debatte über gentechnisch modifizierte (GM) Lebensmittel und Kulturpflanzen erkennt man manchmal nur schwer, wo die Wissenschaft endet und Dogmatismus und Spekulation beginnen. Seitdem die so genannte Grüne Gentechnik vor 20 Jahren erstmals kommerziell angewendet wurde, hat ihr Einsatz stark zugenommen. Ihre Befürworter behaupten, dass sie die landwirtschaftliche Wertschöpfung um 98 Milliarden Dollar gesteigert und den Einsatz von 473 Millionen Kilogramm Pestiziden erspart hat. Kritiker hingegen stellen ihren ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Erfolg in Frage.

Forscher, Landwirte, Aktivisten und GM-Saatgutunternehmen vertreten alle scharf ihre jeweiligen Standpunkte, doch die wissenschaftlichen Daten sind oft nicht beweiskräftig genug oder widersprüchlich. Komplizierte Wahrheiten wurden lange von harten Worten verdeckt. "Es frustriert mich, dass sich die Diskussion nicht weiterentwickelt hat", meint Dominic Glover, ein Agrarsozioökonom von der Universität Wageningen. "Beide Seiten sprechen unterschiedliche Sprachen und haben unterschiedliche Meinungen, welche Belange und Belege eine Bedeutung haben." Daher wirft "Nature" einen Blick auf drei der wichtigsten Fragen zum Thema "genveränderte Nutzpflanzen".

GM-Pflanzen brachten Superunkräuter: Richtig!

Vor fünf Jahren beobachtete der Agrarfachberater Jay Holder aus Ashburn erstmals Palmer-Fuchsschwänze (Amaranthus palmeri) auf einem Feld mit transgener Baumwolle eines seiner Kunden. Dieses Wildkraut ist eine besonders üble Nemesis vieler Farmer im Südosten der USA, denn im Kampf um Wasser, Licht und Nährstoffe ist es der Baumwolle überlegen und kann daher schnell ganze Felder überwuchern.

Seit Ende der 1990er Jahre setzten viele US-Landwirte auf GM-Baumwolle, die mit einer Toleranz gegenüber dem Herbizid Glyphosat augestattet wurde, das unter dem Namen Roundup von Monsanto vertrieben wird. Die Beziehung zwischen dem Unkrautvernichtungsmittel und der Nutzpflanze funktionierte prächtig – bis zu ihrem plötzlichen Ende: 2004 entdeckte man herbizidresistente Fuchsschwänze nur in einem Bezirk Georgias, bis 2011 hatten sie sich auf 76 Bezirke ausgebreitet. "Mittlerweile verlieren manche Bauern die Hälfte ihrer Felder an die Unkräuter", sagt Holder.

Einige Wissenschaftler und Gentechnikgegner hatten davor gewarnt, dass GM-Pflanzen die Evolution von Herbizidresistenzen in vielen Wildkräutern antreiben würden, weil sie zum freizügigen Einsatz von Glyphosaten ermuntern. Seit Roundup tolerierende Pflanzen 1996 auf den Markt kamen, haben sich mindestens 24 herbizidresistente Wildkräuter entwickelt. Allerdings ist Gifttoleranz für jeden Landwirt ein Problem – gleich ob er nun GM-Pflanzen sät oder nicht. 64 Unkrautarten sind beispielsweise immun gegen das Herbizid Atrazin, obwohl keine Nutzpflanze gentechnisch verändert wurde, damit sie dem Mittel selbst widersteht.

Dennoch könnten glyphosattolerante Pflanzen als Opfer ihres eigenen Erfolgs betrachtet werden. Zuvor hatten Landwirte meist mehrere Pflanzenschutzmittel versprüht, was die Entstehung von Resistenzen verzögert. Zudem hielten sie Unkräuter durch Pflügen und andere Bodenarbeiten im Zaum – Praktiken, die den Oberboden auslaugen und Kohlendioxid freisetzen, aber ebenfalls widerständige Unkräuter verhindern. Die GM-Pflanzen hingegen ermöglichten den Farmern, fast vollständig auf Glyphosat zu setzen, das weniger giftig als die meisten anderen Agrarchemikalien ist und ein weites Spektrum an Ackerunkräutern abtötet, ohne dass man dafür pflügen müsste. Landwirte pflanzten diese Sorten daher jährlich ohne Frucht- oder Herbizidwechsel an, die Resistenzen hätten verhindern könnten.

Unterstützt wurde diese Strategie durch Behauptungen von Monsanto, dass sich natürliche Glyphosatresistenzen bei Wildkräutern kaum entwickeln würden, setzte man das Pflanzengift vorschriftsmäßig ein. Noch 2004 veröffentlichte die Firma eine mehrjährige Studie, laut der Frucht- und Chemikalienwechsel kaum dazu betragen, Pestizidresistenzen zu verhindern. Bringt man die von Monsanto empfohlenen Dosen aus, tötet Glyphosat Wildkräuter effektiv ab. Und "wir wissen, dass tote Unkräuter nicht resistent werden können", sagte Rick Cole, der nun Monsantos technischer Direktor für Wildkraut-Management ist, damals in einer Werbeanzeige. Wissenschaftler kritisierten die 2007 veröffentlichte Studie [1], da ihre Versuchsflächen so klein waren, dass sich dort kaum je Resistenzen hätten entwickeln können, gleich wie die landwirtschaftliche Praxis ausgesehen hätte.

Mittlerweile kenne man glyphosatresistente Wildkräuter aus 18 Staaten weltweit – mit bedeutenden Auswirkungen in Brasilien, Australien, Argentinien und Paraguay, erzählt Ian Heap, Direktor des International Survey of Herbicide Resistant Weeds in Corvallis. Und Monsanto hat seine Einstellung zum Glyphosateinsatz gewandelt: Nun wird Farmern empfohlen, verschiedene Chemikalien zu nutzen und zu pflügen. Aber die Firma weigert sich zuzugeben, dass sie eine Rolle bei der Entstehung des Problems gespielt habe. "Übermäßiges Vertrauen in das System hat zusammen mit wirtschaftlichen Faktoren dafür gesorgt, dass nicht mehr so viele unterschiedliche Herbizide eingesetzt wurden", so Cole gegenüber "Nature".

Alles in allem schaden herbizidresistente GM-Pflanzen der Umwelt weniger als konventionelle Sorten, die in industriellem Umfang angepflanzt werden. Eine Studie der Beraterfirma PG Economics in Dorchester stellt fest, dass die Einführung von GM-Baumwolle den Einsatz von 15,5 Millionen Kilogramm Pestizid zwischen 1996 und 2011 verhindert hat – eine Einsparung um 6,1 Prozent verglichen mit dem, was für normale Baumwolle nötig gewesen wäre [2]. Und die Grüne Gentechnik habe den Umwelteinflussquotienten – ein Maß, das unter anderem Faktoren wie die Toxizität von Pestiziden für Wildtiere berücksichtigt – um 8,9 Prozent verbessert, sagt Graham Brookes, Kodirektor von PG Economics und Koautor einer von der Industrie geförderten Studie, die viele Forscher als eine der umfangreichsten und maßgeblichsten Untersuchungen von Umweltbelastungen betrachten.

Die Frage ist nur, wie lange diese Vorzüge noch andauern. Bislang haben die Landwirte auf die sich ausbreitenden resistenten Unkräuter mit dem Einsatz von mehr Glyphosat geantwortet, das sie mit anderen Herbiziden und Pflügen kombinierten. Eine Arbeit von David Mortensen von der Pennsylvania State University in University Park schätzt, dass der gesamte Herbizidverbrauch in den USA von 1,5 Kilogramm pro Hektar 2013 auf mehr als 3,5 Kilogramm pro Hektar 2025 ansteigen wird – als unmittelbare Folge der GM-Pflanzennutzung [3].

Um den Landwirten neue Kontrollmöglichkeiten gegen Unkräuter anbieten zu können, entwickeln Monsanto und andere Firmen wie Dow AgroSciences neue herbizidresistente Kulturpflanzen, die mit anderen Chemikalien kombiniert werden. In wenigen Jahren sollen sie verfügbar sein, so die Erwartungen. Mortensen geht jedoch davon aus, dass sie ihre Wirkung ebenfalls bald verlieren werden. Völlig auf Herbizide zu verzichten, sei jedoch auch keine machbare Lösung, so Jonathan Gressel vom Weizmann Institute of Science in Rehovot: Chemikalien gegen Wildkräuter wirkten effizienter als Pflügen oder andere Bodenmaßnahmen und schädigten die Umwelt weniger. "Wenn Landwirte endlich damit beginnen, nachhaltigere landwirtschaftliche Praktiken zusammen mit einer Mischung verschiedener Chemikalien einzusetzen, haben sie weniger Probleme", so Gressel.

GM-Baumwolle trieb Bauern in den Suizid: Falsch!

"270 000 indische Bauern haben Suizid begangen, seit Monsanto in den indischen Saatenmarkt eingestiegen ist." Diese alarmierende Statistik zitierte die Umwelt- und Frauenrechtsaktivistin Vandana Shiva während eines Interviews im März: "Das ist ein Genozid!" Die Behauptung basiert wohl auf einem Anstieg der Gesamtsuizidrate des Landes in den späten 1990er Jahren. Seit Monsanto in den indischen Saatgutmarkt einstieg, wurde sie zu einer immer wieder erzählten Geschichte über die Ausbeutung durch multinationale Konzerne.

Bt-Baumwolle, der ein Gen des Bakteriums Bacillus thuringiensis eingesetzt wurde, um bestimmte Insektenplagen abzuwehren, verkaufte sich anfangs nur schleppend. Die Samen kosteten ursprünglich fünfmal so viel wie einheimische Hybridvarianten, was einheimische Händler dazu anregte, Packungen aus Bt- und konventioneller Baumwolle zu niedrigeren Preisen zu verkaufen. Das gestreckte Saatgut und die Fehlinformation, wie das Produkt eingesetzt werden sollte, führte zu Ernteeinbußen und finanziellen Verlusten. Ohne Zweifel erhöhte dies den Druck auf Kleinbauern, die schon lange unter einem strengen Finanzsystem litten, das sie dazu zwang, Geld von örtlichen Kreditgebern anzunehmen.

Aber, so Glover: "Es ist Nonsens, die Suizide der Bauern einzig der Bt-Baumwolle zuzuschreiben." Obwohl finanzielle Belastungen als einer der wichtigsten Gründe für Suizide unter indischen Bauern gelten, so gab es doch keine entscheidende Zunahme der Selbsttötungen unter Landwirten, seit die Bt-Baumwolle eingeführt wurde. Das zeigt eine Arbeit des International Food Policy Research Institute in Washington D.C., die Regierungsdaten, Fachaufsätze und Medienberichte über Bt-Baumwolle und Indien durchforstet hat [5]: Die Zahlen aus den Jahren 2008 und 2011 zeigen, dass zwar die Gesamtzahl der Suizide auf dem Subkontinent von etwas weniger als 100 000 Fällen pro Jahr 1997 auf mehr als 120 000 im Jahr 2007 angestiegen ist – unter Kleinbauern verharrt sie jedoch während dieses Zeitraums konstant auf rund 20 000 pro Jahr.

Und nach ihrem holprigen Start hat die Bt-Baumwolle inzwischen vielen Kleinbauern geholfen, sagt Matin Quaim von der Georg-August-Universität in Göttingen. Der Agrarökonom untersucht seit zehn Jahren die sozialen und finanziellen Auswirkungen der Bt-Baumwolle in Indien. In einer Arbeit über 553 Baumwollbauern in Zentral- und Südindien fand Quaim heraus, dass die Erträge pro Flächeneinheit zwischen 2002 und 2008 um 24 Prozent gestiegen sind, weil weniger den Schädlingen zum Opfer fällt [6]. Die Gewinne der Landwirte wuchsen gleichzeitig durchschnittlich um die Hälfte. Angesichts dieser positiven Entwicklung sei es daher nicht verwunderlich, dass mittlerweile 90 Prozent der angebauten Baumwolle in Indien transgenen Ursprungs sei, so Quaim.

Glenn Stone, Umweltanthropologe an der Washington University in St. Louis, weist jedoch daraufhin, dass empirische Belege für Erntezuwächse durch Bt-Baumwolle noch fehlen. Er hat selbst eigene Feldstudien durchgeführt und die wissenschaftliche Literatur zu Bt-Baumwollerträgen in Indien durchforstet [8]. Dabei kam er zu dem Schluss, dass sich die meisten begutachteten Arbeiten, die einen Zuwachs feststellten, auf zu kurze Zeiträume konzentriert hätten. Meistens hätten sie nur den Zeitraum kurz nach Einführung der Technologie betrachtet. Dadurch entstanden seiner Meinung nach Ungleichgewichte: Bauern, die als Erste die neuen Sorten angenommen haben, waren in der Regel wohlhabender und besser gebildet. Und ihre Höfe produzierten ohnehin bereits überdurchschnittlich hohe Ernten mit konventioneller Baumwolle. Folglich erzielten sie mit den Bt-Sorten gute Ernten, weil sie die teuren GM-Saaten beim Bearbeiten mit guter Pflege und Aufmerksamkeit quasi überschütteten. Mittlerweile gebe es kaum mehr konventionelle Baumwollbauern in Indien, weshalb man ihre Erträge und Gewinne praktisch nicht mehr mit den Gensorten vergleichen könne, beklagt Stone. Auch Quaim stimmt zu, dass viele Studien, die finanzielle Vorteile zeigten, sich auf kurze Zeiträume konzentrierten. Seine Studie, die 2012 herauskam, berücksichtige jedoch diese Ungleichgewichte und belege weiterhin Vorteile für die Farmer.

Bt-Baumwolle trieb die Suizidrate nicht nach oben, sagt Glover, doch sie sei auch nicht der einzige Grund für die besseren Ernten. "Pauschalurteilen, nach denen die Technologie eine reine Erfolgsgeschichte oder ein totaler Fehlschlag ist, mangelt es an Zwischentönen", sagt er. "Die Geschichte in Indien entwickelt sich noch, und wir können noch keine definitiven Schlüsse ziehen."

Transgene breiten sich in Mexiko wild aus: Ungelöst!

Im Jahr 2000 wollten einige Kleinbauern in den Bergen des mexikanischen Bundesstaats Oaxaca ein Biolandbauzertifikat für ihren Mais erwerben, weil sie hofften, damit ein größeres Einkommen zu erzielen. David Quist, damals Mikrobiomökologe an der University of California in Berkeley, versprach ihnen Hilfe, wenn sie ihm im Gegenzug für ein Forschungsprojekt Zugang zu ihren Feldern gewährten. Doch Quists Genanalyse enthüllte eine Überraschung: Die örtlich angebaute Variante des Getreides enthielt ein DNA-Segment, das die Expression bestimmter Transgene von Monsantos glyphosatresistentem Mais in Gang setzen soll [9].

GM-Kulturpflanzen sind in Mexiko nicht für den kommerziellen Anbau zugelassen. Die Transgene stammten also wahrscheinlich aus GM-Pflanzen, die aus den USA zum Konsum importiert wurden, die dann aber lokale Bauern anpflanzten, weil sie nichts vom transgenen Charakter der Maiskörner ahnten. Quist spekulierte, dass die lokalen Maissorten sich dann mit dem GM-Varianten kreuzten und dabei die transgene DNA aufnahmen.

Als "Nature" die Entdeckung veröffentlichte, brach der gesamte politische und mediale Zirkus über Oaxaca herein. Viele verteufelten Monsanto dafür, dass die Firma Mais an dessen historischem Geburtsort verseuche – ein Ort, an dem Mais als heilig betrachtet wurde. Und Quists Studie geriet wegen technischer Mängel unter Beschuss. Bemängelt wurden die Methoden, mit denen die Transgene aufgespürt wurden, und die Schlussfolgerungen des Autors, dass Transgene zerfallen und sich über das gesamte Genom verteilen können [10]. "Nature" unterstützte die Arbeit anschließend nicht mehr, zog sie allerdings auch nicht komplett zurück. "Die verfügbaren Belege reichen nicht aus, um die Veröffentlichung der Originalarbeit zu rechtfertigen", bemerkte eine Fußnote der Herausgeber am Ende einer 2002 publizierten Kritik an der Arbeit.

Seitdem erschienen nur wenige gründliche Studien zum Gentransfer zwischen GM- und traditionellen Maissorten in Mexiko – mangels ausreichender Forschungsgelder. Und ihre Ergebnisse unterscheiden sich deutlich. Die Pflanzenökologin Allison Snow von der Ohio State University in Columbus etwa untersuchte in den Jahren 2003 und 2004 rund 870 Pflanzen von 125 Feldern in Oaxaca und spürte keine transgenen Sequenzen in den Maiskörnern auf [11]. Eine Studie von Elena Alvarez-Buylla von der Unabhängigen Nationalen Universität von Mexiko in Mexiko-Stadt hingegen entdeckte 2009 die gleichen Transgene wie Quist in drei Proben von 23 Feldern, die 2001 in Oaxaca gesammelt wurden, und in zwei weiteren von denselben Feldern im Jahr 2004 [12]. Und in einer weiteren Untersuchung belegten Alvarez-Buylla und ihre Kollegen Transgene in einigen wenigen Saatgutproben, die sie von 1765 Bauernhöfen aus ganz Mexiko bezogen hatten [13]. Zudem zeigen verschiedene Studien regelmäßig Transgene im Saatgut innerhalb dörflicher Gemeinschaften, doch wurden nur wenige davon publiziert [14].

Snow und Alvarez-Buylla stimmen zu, dass unterschiedliche Beprobungsmethoden zu Diskrepanzen beim Aufspüren von Transgenen führen können. "Wir haben unterschiedliche Felder untersucht", sagt Snow. "Sie haben Transgene gefunden, wir nicht." Die Forscherwelt bleibt daher geteilter Meinung, ob Transgene nun lokale Maissorten in Mexiko infiltriert haben oder nicht. Und das Land selbst ringt damit, ob es den kommerziellen Anbau von Bt-Mais gestatten soll.

"Es scheint unvermeidlich, dass einige Transgene auf traditionelle Maissorten übergehen", meint Snow. "Es existieren einige Belege, dass dies passiert, es lässt sich aber nur sehr schwer festlegen, wie oft dies geschieht oder welche Folgen es hat." Alvarez-Buylla argumentiert, dass sich ausbreitende Transgene den Wert mexikanischer Maisvarianten mindern und Eigenschaften verändern, die den Kleinbauern wichtig sind, wie ihr Aussehen oder den Geschmack. Sobald Transgene auftreten, ließen sie sich nur noch sehr schwer oder gar nicht mehr entfernen, so die Mexikanerin. Kritiker spekulieren, ob nicht GM-Eigenschaften, die sich im Erbgut ansammeln, im Lauf der Zeit die Überlebensfähigkeit der Sorten beeinträchtigen – etwa weil sie zu viel Energie kosten oder Stoffwechselprozesse durcheinanderbringen.

Laut Snow gibt es bislang keine Hinweise auf derartige Schäden. Und sie erwartet auch eher ein neutrales Verhalten oder sogar positive Auswirkungen für das Pflanzenwachstum, sollten die momentan eingesetzten Transgene auf andere Pflanzen übergehen. Zusammen mit Kollegen zeigte Snow 2003, dass Hybride aus Bt-Sonnenblumen mit Wildpflanzen der Art immer noch die gleiche Fürsorge benötigten wie herkömmliche Zuchtsorten. Allerdings waren sie weniger anfällig für Schädlinge und produzierten mehr Samen als nicht gentechnisch veränderte Sonnenblumen [15]. Bislang wurden nur wenige vergleichbare Studien durchgeführt, so Snow, da die Firmen, welche die Patentrechte besitzen, im Allgemeinen wenig willens sind, die Experimente von unabhängigen Wissenschaftlern durchführen zu lassen.

In Mexiko geht die Geschichte aber weit über die reinen Umweltbelange hinaus. Der Agrarwissenschaftler Kevin Pixley vom International Maize and Wheat Improvement Center im mexikanischen El Batan wirft den Wissenschaftlern, die sich für Grüne Gentechnik aussprechen, vor, dass sie einen entscheidenden Punkt übersehen. "Die wenigsten Forscher verstehen, welche tiefe emotionale und kulturelle Bedeutung Mais für die Mexikaner hat."

Stromlinienförmige Geschichten pro oder kontra Gentechnik werden nie das große Ganze abbilden können, das immer mehrdeutig und chaotisch ist. Transgene Pflanzen würden nicht alle landwirtschaftlichen Herausforderungen lösen, denen die Welt entgegengeht, sagt Quaim: "Die Grüne Gentechnik ist keine Wunderwaffe." Sie zu verteufeln, ist allerdings auch nicht angemessen – die Wahrheit liegt irgendwo in der Mitte.

Der Artikel erschien unter dem Titel "A hard look at GM crops" in Nature 497, S. 24-26, 2013.