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Die Forschung verändert Pflanzen durch Enzyme und biochemische Abläufe so, dass sie leuchten und die Straßenlaternen und andere Lichtquellen ersetzen können. Ein großartiger Fortschritt oder verhängnisvolle Manipulation der Natur? Bild: Screenshot Youtube (bearbeitet)

Leuchtende Bäume als Straßenlaternen: Forscher manipulieren lebende Pflanzen

10. März 2019 | Kultur | Kultur | Kunst | Musik | Natur | Umwelt | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

 

Bio-Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA haben sich darangemacht, Pflanzen so zu verändern, dass sie leuchten. Das Ziel: Die Straßenbäume sollen durch Bioluminiszenz anstelle von Straßenlaternen die nächtlichen Straßen erhellen. Das würde den Kommunen viel Strom sparen, denn das Pflanzenleuchten kann bis zu vier Stunden anhalten und eine Helligkeit erzeugen, die sogar Lesen möglich machen würde. Die elektrische Energie, die wir Menschen für Beleuchtung aufwenden, macht etwa 20 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus. Die anfänglichen Versuche der Forscher zu Beginn des Projekts erbrachten Pflanzen, die etwa 45 Minuten lang leuchteten, aber sich seitdem auf 3,5 Stunden gesteigert haben.

 

 

Versuchsweise haben die Forscher vom MIT spezielle Nanopartikel in Brunnenkresse injiziert, die diese ganz normale Feld-Wald-und-Wiesenpflanze fast vier Stunden zum Leuchten brachte. Der Stoff, der das ermöglicht, ist ein Enzym und trägt den unheilschwangeren Namen „Luciferase“. Er beeinflusst ein Molekül namens Luciferin, das dann zu leuchten beginnt. Luciferasen bilden eine Klasse von oxidativen Enzymen, die in verschiedenen Spezies vorkommen, und die es ihnen ermöglichen, zu „biolumineszieren“, also aufgrund biologischer, organischer Stoffwechselprozesse zu leuchten. In der chemischen Reaktion wird Luciferin durch das Luciferaseenzym in Oxyluciferin umgewandelt. Ein Teil der Energie, die durch diese Reaktion freigesetzt wird, wird als Licht abgestrahlt. Diese Reaktion ist ungeheuer effizient, das bedeutet, dass fast die gesamte in die Reaktion eingesetzte Energie schnell in Licht umgewandelt wird. Besonders bei Tiefsee-Lebewesen beobachtet man das häufig. Auch Glühwürmchen können über eine chemische Reaktion Licht emittieren. Der Stoff Luciferase ist auch genau der, den Glühwürmchen in ihren Leuchtkörpern am Hinterleib produzieren. Insofern ist er sogar bioidentisch. Ob das allerdings eine so gute Idee ist, die Städte mit Monsterglühwurm-Bäumen zu illuminieren, darf dahingestellt bleiben.

Es braucht noch ein weiteres Enzym, um das Leuchten zu intensivieren, welches „Co-Enzym A“ heißt. Es unterstützt den Prozess der Bioluminiszenz, indem es ein Nebenprodukt entfernt, das bei dem biochemischen Prozess entsteht und  die Aktivität des Enzyms Luciferase hemmt. Um den ganzen Biochemie-Cocktail in die Pflanze zu bringen, verpackten die Ingenieure von MIT-Team jede dieser am Leuchten beteiligten Komponenten einzeln in verschiedene Nanopartikel-Träger. Diese Nanopartikel sind die Vehikel, die den Leuchtreaktions-Komponenten dazu verhelfen, an den richtigen Platz in der Pflanze zu gelangen und verhindern außerdem, dass sich diese Stoffe zu sehr an einer Stelle konzentrieren und die Pflanze vergiften könnten. Nach einigen Versuchen stellten die Ingenieure eine Brunnenkresse her, die wie eine etwas sehr grünliche Schreibtischlampe leuchtet.

 

 

Natürlich will man diese Technik weiter optimieren und wesentlich helleres Licht damit erzeugen, so dass wirklich ganze Straßen damit sanft beleuchtet werden können, aber auch Wohnungen mit Bio-Licht ein wenig erhellt werden.

Michael Strano ist Professor für Chemieingenieurwesen am MIT und der leitende Autor der Studie. Er will noch mehr erreichen: „Die Vision ist, eine Anlage zu schaffen, die als Schreibtischlampe fungiert – eine Lampe, die man nicht einstecken muss. Das Licht wird letztlich durch den Energiestoffwechsel der Pflanze selbst erzeugt. Unsere Arbeit öffnet wirklich die Tür zu Straßenlaternen, die nichts anderes als behandelte Bäume sind –  und für indirekte Beleuchtung in Häusern.“

 

 

Das MIT-Team ist überzeugt, dass es das emittierte Licht sowie die Leuchtdauer noch weiter steigern kann, indem es die Konzentration und die Freisetzungsgeschwindigkeit der benötigten, chemischen Komponenten weiter optimiert. Für die dann nutzbaren Pflanzen dieser Technologie hofft das Team, durch Aufsprühen der Nanopartikel auf die Pflanzenblätter die Bäume und andere große Pflanzen in Lichtquellen umwandeln zu können.

Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Nano Letters der American Chemical Society veröffentlicht.

So faszinierend diese Forschungen und Möglichkeiten sind, so wenig wissen wir, welche Büchse der Pandora der Mensch damit aufmachen könnte. Welche Auswirkungen hätten leuchtende Bäume auf die Menschen und Tiere in der Stadt? Was geschieht dann mit den Insekten? Bekommen Vögel dann Schlafstörungen? Würden sie nicht mehr in diesen Bäumen zu brüten trauen? Was passiert mit Schmetterlingsraupen und anderen Insektenmaden, die den Blättern fressen?

 

 

 

 

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