Durch Gentechnik lassen sich Bakterien heutzutage modifizieren. So können sie neue Fähigkeiten erwerben. Man kann zum Beispiel sagen: „Ich hätte gerne eine Hefezelle, die von alleine mit der eigenen Fermentation aufhört, wenn dabei zu viele giftige Nebenprodukte entstehen.“ Theoretisch ist das kein Problem. Nur: Man muss dafür diese neue Wunsch-Funktion so übersetzten, dass die Zelle sie versteht. Also in DNA. Doch was ist eine wörtliche Beschreibung wie „Eine Hefezelle, die von alleine mit der eigenen Fermentation aufhört, wenn dabei zu viele giftige Nebenprodukte entstehen“ ausgedrückt in DNA-Basenpaaren? Wie muss man A,T,G und C kombinieren, damit die Hefezelle weiß, was sie tun soll?
Um das herauszufinden, brauchte man bisher viel Zeit, Vorwissen und einen Haufen Fehlversuche. Zwar haben Biologen und Ingenieure in den vergangen 15 Jahren bereits zahlreiche einzelne Komponenten entwickelt, doch: „Man muss schon sehr mit dem Wissen vertraut sein, wie diese Einzelstücke arbeiten und wie sie interagieren“, sagt Christopher Voigt, ein Professor am MIT. Zusammen mit seinen Kollegen hat er eine bessere Lösung entwickelt: Eine Programmiersprache für Bakterien. „Man kann komplett unwissend sein, wie irgendetwas davon funktioniert“, sagt Voigt. Die Übersetzungsarbeit übernimmt Cello.
Cello nutzt, genau wie beim Programmieren, eine text-basierte Sprache. Dieser Text wird dann in eine DNA-Sequenz umgewandelt. Um zu testen, wie gut die so erstellten DNA-Sequenzen sind, haben die Wissenschaftler 60 genau so nachgebaut, wie Cello sie vorgeschlagen hat. In Bakterienzellen eingepflanzt, führten 45 von ihnen dazu, dass die Bakterien das taten, was sie tun sollten.
In ihrer aktuelle Version funktioniert die Programmiersprache nur für E.coli-Bakterien. Aber die Wissenschaftler arbeiten daran, sie auch auf andere Bakterien auszuweiten: Die Anwender bräuchten dann nur ein einziges Programm schreiben und Cello würde die jeweiligen DNA-Sequenzen für die unterschiedlichen Bakterien erstellen. So könnten sie tatsächlich bald Hefe herstellen, die ihre Fermentation selbstständig unterbricht. Oder Bakterienzellen, die ein Krebsmittel produzieren, wenn sie einen Tumor entdecken.
Die Wissenschaftler planen, das Designinterface im Internet zugänglich zu machen. So könnten selbst Highschool-Schüler DNA-Sequenzen erstellen, mein Voigt: „Man muss nur den Knopf drücken und bekommt sofort eine DNA-Sequenz, die man testen kann.“
