Kaum saß er nach der Sintflut auf dem Trockenen, feuchtete Noah sich die Kehle an. Vom selbstgezogenen Wein, berichtet die Bibel, »ward er trunken«, dermaßen, daß er »in der Hütte aufgedeckt« lag.

Gerade weil der Archen-Skipper einen über den Durst trank, kommt er nun wieder zu Ehren. Dem US-Forscher Arnold L. Demain ist die Mythe aus dem ersten Buch Mose ein Indiz dafür, wie früh die Menschheit Mikroben zu nutzen verstand -- in diesem Fall für die Umwandlung von Fruchtzucker in Alkohol.

Zu Beginn städtischer Zivilisation, belegen zudem archäologische Funde, brauten die Sumerer in Mesopotamien schon Bier und vergoren Alkohol weiter zu Essig. Die Ägypter der Pharaonenzeit backten, indem sie Hefe den Teig treiben ließen, lockeres Brot.

In derart unverfänglichen kulturhistorischen Zusammenhang stellt Demain, Professor für Mikrobiologie in Cambridge (Massachusetts), ein wissenschaftliches Unterfangen, das manchen Fachleuten so heikel scheint und in der Forschergemeinschaft so umstritten ist wie sonst nur die Atomtechnik: die Neuzüchtung von Kleinstlebewesen durch planvolle Eingriffe in ihr Erbgut.

Zwar werden mit Hilfe von Mikroben schon heute Erzeugnisse im Wert von vielen Milliarden Mark hergestellt. Entweder sind sie selbst zu gebrauchen, gezüchtet etwa auf Abfällen der Papierfabrikation als eiweißreiches Viehfutter, oder ihre zelleigenen Wirkstoffe -- insbesondere Enzyme -- und ihre Stoffwechselprodukte.

Winzige Organismen liefern in großtechnisch-biochemischen Prozessen Medikamente wie Penicillin und Vitamin B 12, Treibstoffe wie Äthanol, Aceton, Insektizide, Glycerin und die komplexe Zuckerverbindung Dextran, Ersatz für menschliches Blutplasma, sowie Aromastoffe und Nahrungszusätze wie Milch- und Essigsäure und das zum Andicken (aber auch in Kosmetika, beim Bedrucken von Textilien und als Schmierstoff beim Öl-Bohren) verwendete Xanthen.

In der Retorte gezeugte Keime jedoch sollen tun und erzeugen, was sie von Natur aus eben nicht tun und erzeugen können.

Von der synthetischen Brut erhoffen sich die Wissenschaftler billig und in Massen Insulin und derzeit noch so rare Stoffe wie das menschliche Wachstumshormon oder das Anti-Viren-Mittel Interferon. Genetisch manipulierte Einzeller sollen aber auch den Ölschlick von Tankerunfällen und andere Umweltgifte zersetzen -- gezielter, als jetzt schon Mikroben in Belebtschlammbecken und Faultürmen städtische Abwässer und Industrieabfälle unschädlich machen.

Die Neuzüchtungen sollen Metalle aus Erzen lösen, chemische Verbindungen für die Herstellung von Plastik und Kunstharzen aufbauen und Nutzpflanzen mit Stickstoff aus der Luft versorgen. Mediziner erwarten von ihnen spezifische Mittel gegen Krebs.

Fast alle Arten von Kleinstlebewesen scheinen den Forschern für ihre Zwecke brauchbar, Hefen ebenso wie Schimmelpilze und eine Vielzahl von Bakterien. Hinzu kommen auch Gallertklümpchen, die für sich allein eigentlich nicht existieren können -- in Kulturen gezogene Zellen aus Körpergeweben S.255 von Säugetieren, darunter solche vom Menschen.

Eine Art »vernichtender Kolonialkrieg« habe da begonnen, kritisierte etwa Erwin Chargaff, selber Biochemie-Professor, solche Vorhaben (SPIEGEL 39/1980): »Erbbotschaften, welche die Natur seit Jahrmillionen voreinander bewahrt hat«, warnte er, »sollen vermischt werden.«

Als Hauptgefahr erachtet der New Yorker Emeritus, daß »mißgeborene Chimären« durch schlimmen Zufall oder absichtlich freigesetzt werden. So könne »ein Dummkopf die Biosphäre unwiderruflich besudeln«.

Stand und absehbare Entwicklungen der industriellen Mikrobiologie hat die angesehene Zeitschrift »Scientific American« nun zum Thema ihrer gesamten September-Ausgabe gemacht. Von Bedenken, wie Chargaff sie äußert, steht darin allerdings kein Wort; über die Hemmschwelle des Zweifels, ob Lebewesen -- von welch bescheidener Organisation auch immer -- auf neuartig tiefgreifende Weise verändert werden dürften, sind die Experten hinweg.

Manipulation von Erbgut, so erklären Professor Demain und seine Mitarbeiterin Nadine A. Solomon im einführenden Beitrag der Artikelserie, sei bereits »ein etablierter Faktor der Weltwirtschaft«. Im übrigen sei »genetic engineering«, wie es im Forscher-Slang heißt, »die Fortsetzung einer menschlichen Aktivität mit reicher, jahrtausendealter Geschichte«.

Tradition hat allerdings nur die Zuchtwahl von Mikroben, die praktiziert wurde, lange bevor Anton van Leeuwenhoek 1674 erstmals unter dem Mikroskop Einzeller gewahrte und Louis Pasteur ihnen vor einem Jahrhundert eigenständiges Leben zuerkannte.

Von alters her machten beispielsweise französische Bauern, ohne vom Schimmelpilz Penicillium camembertii mehr als seine Wirkungen zu kennen, damit je nach Auslese und Ansatz der Kulturen nussig-zarten oder säuerlichen, trockenen Brie oder eben auch stinkigen und schmierigen oder duftend-cremigen Camembert.

Die Wissenschaftler hingegen zielen mittlerweile darauf ab, »wahrhaft absonderliche Stämme« zu bekommen, wie es der britische Genetiker Professor David A. Hopwood im »Scientific American« beschreibt: »Die Entwicklung der Organismen wird in eine unnatürliche Richtung kanalisiert« -- bis Mutanten entstehen, deren Spezialeigenschaft dem Menschen höchst erwünscht ist, an der die Mikroben jedoch in ihrer normalen Umwelt wohl eingehen würden.

Exemplarisch dafür ist die Geschichte des ersten Antibiotikums. Als Alexander Fleming 1928 das Penicillin entdeckt und Howard W. Florey und Ernst B. Chain in den vierziger Jahren seine Heilkraft bei Infektionen nachgewiesen hatten, war nämlich noch nicht viel gewonnen.

Der ursprüngliche Stamm NRRL1951 des Schimmelpilzes Penicillium chrysogenum sonderte von dem Wirkstoff, den der Pilz selber allenfalls zur Abwehr fremder Keime braucht, nur 60 Milligramm pro Liter Kulturflüssigkeit ab. Ertragreichere Varianten waren nicht zu finden.

Deshalb begannen die Forscher mit gewaltsamen Eingriffen in die Genstruktur. Nacheinander setzten vier Teams die Pilzzellen immer aufs neue dem Kampfstoff Stickstoff-Lost sowie Ultraviolett- und Röntgenstrahlen aus.

Die 21. Mutationsreihe schließlich brachte Erfolg: Der Stamm E-15.1 lieferte pro Liter Kulturflüssigkeit sieben Gramm Penicillin.

Inzwischen wurde die Ausbeute durch verbesserte Kulturtechniken sogar auf mehr als 20 Gramm gesteigert, aufs Zehntausendfache jener Menge, die Florey 1941 in seinem Labor isoliert hatte. Und Penicillin-Kulturen setzt die pharmazeutische Industrie heute in 100 000-Liter-Tanks an.

Mutationen auszulösen und die nützlichen herauszutesten ist in vielen Bereichen der industriellen Mikrobiologie noch immer das gängige Verfahren. Es ist freilich nicht wirkungsvoller als der Schuß ins Blaue, nach dem der Jäger mühsam sucht, ob er etwas getroffen hat.

So blieben von den mehr als 5000 bisher entdeckten und geprüften antibiotischen Substanzen (jährlich werden weitere 300 gefunden) für den klinischen Gebrauch lediglich rund 100 übrig. Die anderen haben zu starke giftige Nebeneffekte oder richten gegen Krankheitskeime nur im Reagenzglas etwas aus, dagegen nicht im menschlichen Körper.

Als »explosiven Fortschritt« wertet Genetiker Hopwood denn auch die neuen Möglichkeiten des »genetic engineering«. Gleichsam nach vorgegebenem Programm, erläutert er, lassen sich damit bei Mikroorganismen »unerwünschte Eigenschaften austilgen, erwünschte Eigenschaften verstärken oder völlig neue einbringen":

* Zellen verschmelzen und mischen ihre Erbinformationen relativ häufig, wenn sie ihrer Hüllmembran beraubt werden. Bei Bakterien der Art Streptomyces (aus denen Medikamente wie Streptomycin und die Tetracycline gewonnen werden) beträgt die Chance dafür bei der Kreuzung unbehandelter Stämme nur eins zu eine Million; bei den »nackten« Zellen klappt die Vereinigung in einem von fünf Fällen.

* Viele Mikroben-Zellen enthalten neben den Chromosomen isolierte Gen-Moleküle, die bestimmte Prozesse wie die Produktion eines Antibiotikums steuern. Diese sogenannten Plasmide können dazu gebracht werden, sich abnorm zu vermehren und damit den von ihnen kontrollierten Prozeß zu verstärken; sie lassen sich aber auch auf Zellen anderer Stämme oder gar anderer Arten übertragen und setzen dann dort den Prozeß in Gang.

* Auf ähnliche Weise können auch Teile des kompletten Gen-Bestandes etwa aus Zellen von Pflanzen oder Tieren abgetrennt und Mikroben eingepflanzt werden; die bekanntesten Beispiele sind Bakterien, die mit den Programmen zur Fertigung von Insulin oder Interferon ausgestattet wurden.

Die neuen Techniken, Erbgut zu manipulieren, konstatiert Hopwood, »ermöglichen S.258 es, im Prinzip Gene irgendeines Lebewesens auf Mikroorganismen jeglicher Art zu übertragen«. Staatliche Anerkennung fand bereits ein Vorläufer solcher synthetischen Super-Mikroben.

Bakterien der Art Pseudomonas putida, die Kohlenwasserstoffe wie Oktan, Hexan und Decan verdauen können, wurden zusätzlich mit Plasmiden verwandter Stämme versehen, die Xylol und Toluol, Kampfer und Naphthalin spalten. Die kleinen Monster gedeihen nun prächtig mit einer Diät von Erdöl.

Als die Erfinder sich das Gen-Puzzle rechtlich schützen lassen wollten, bestätigte der Oberste Gerichtshof der USA das Patent. Es ist das erste für einen genetisch manipulierten Mikroorganismus.

Professor Hopwood meint sogar, es sollte möglich werden, Kleinstlebewesen organische Substanzen herstellen zu lassen, die in der Natur noch nicht vorkommen. Ihnen müßten nur künstlich aufgebaute Programme dafür eingegeben werden.

Ein Schritt dahin ist schon 1977 gelungen, berichten die israelischen Mikrobiologen Yair Aharonowitz und Gerald Cohen. Das Bakterium Escherichia coli sollte dazu gebracht werden, das menschliche Hormon Somatostatin zu produzieren; doch das entsprechende Gen war damals noch nicht isoliert.