Forscher bringen Brunnenkresse zum Leuchten 

Bäume statt Straßenlaternen?

Das Licht mehrerer Brunnenkresse-Pflanzen reicht aus, um ein Buch zu lesen. Foto: MIT/Seon-Yeong Kwak

Ein Buch im Schein einer leuchtenden Pflanze lesen? Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben diese futuristisch-anmutende Vorstellung wahr gemacht. Dazu haben sie winzige Partikel in gewöhnliche Brunnenkresse-Blätter eingebaut. Das Ergebnis: Die Kresse strahlt fast vier Stunden lang ein schummriges Licht aus. Die Forscher um Chemie-Ingenieur Michael Strano glauben, eines Tages eine so große Lichtausbeute erzielen zu können, um mit herkömmlichen Bäumen Straßenlaternen zu ersetzen.

Die Erzeugung von Licht ist den MIT-Wissenschaftlern zufolge für rund 20 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs verantwortlich. „Unsere Vision ist, eine Pflanze zu erschaffen, die als Schreibtischlampe fungiert – und das ganz ohne Steckdose. Das Licht wird komplett vom eigenen Energie-Stoffwechsel produziert“, erklärt Michael Strano den Hauptgrund der vom US-Energieministerium finanzierten Studie.

Sein Forschungsgebiet bezeichnet er als Nanobionik, die sich zum Ziel gesetzt hat, Pflanzen mithilfe von Nanotechnologie vollkommen neue Eigenschaften zu verleihen. Die Wissenschaftler haben zum Beispiel Spinatpflanzen so manipuliert, dass sie Sprengstoff aufspüren können und diese Information dann automatisch an ein Smartphone weitergeben. Das Forscherteam kreierte außerdem Friedenslilien, die selbstständig ein Signal senden, wenn sie unter Trockenheit leiden.

Leuchtkraft von Glühwürmchen

Anders als Gentechniker, die Eigenschaften von Organismen manipulieren, indem sie fremde Gene in das Erbgut einbetten, baut Michael Strano nanotechnologische Materialien in die Pflanzen ein. Bei der leuchtenden Kresse sind es Silizium-Partikel mit weniger als 10 nm Durchmesser und bestimmte Polymere, um die Leuchtkraft von Glühwürmchen auf die Pflanze zu übertragen. Dazu wurde deren Leuchtstoff Luciferin und das ihn aktivierende Enzym Luciferase an Nanokügelchen geheftet, die anschließend in einer Lösung unter hohem Druck durch Spaltöffnungen in der Blattoberfläche, auch Stomata genannt, in die Pflanze gelangten.

Die jetzt vom MIT entwickelte Methode kann bei jeder Pflanze angewandt werden. Bis jetzt haben die Forscher neben der Kresse auch Rauken, Kohl und Spinatpflanzen zum Leuchten gebracht. In Zukunft hoffen sie, die Nanopartikel einfach auf Blätter zu sprühen oder zu „malen“ – auch auf größere Pflanzen oder Bäume. „Unser Ziel ist, die Behandlung nur einmal durchzuführen, ob als Setzling oder als ausgewachsener Baum, so Michael Strano. Das Licht soll sich zudem wieder „ausschalten“ lassen. Dazu sollen Nanopartikel hinzugefügt werden, die einen Luciferase-Hemmer enthalten. So könnten auch Pflanzen entwickelt werden, die ihre Beleuchtung von alleine herunterfahren, beispielsweise bei Sonnenlicht.

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