Blätter leuchten – und das immerhin fast vier Stunden lang. Gelungen ist dies der Forschergruppe um Michael Strano und Seon-Yeon Kwak an der US-Technologiehochschule MIT. Das Team arbeitet nun daran, den Prozess weiter zu optimieren, so dass die Pflanzen eines Tages Arbeitsplätze beleuchten und als Strassenlampen ersetzen können.      

«Unsere Vision ist es, eine Pflanze zu entwickeln, die als Schreibtischlampe fungiert – eine Schreibtischlampe, die man nicht einstecken muss», sagt Strano in einer Mitteilung des MIT. Strano und sein Team forschen auf dem neuen Fachgebiet der Pflanzen-Nanobionik, in dem es darum geht, Pflanzen Funktionen zu geben, die normalerweise von elektronischen Geräten ausgeführt werden. Beleuchtung mache etwa zwanzig Prozent des globalen Energieverbrauchs aus. «Wir denken, dass die Zeit reif für unsere Idee ist», sagt Strano. «Pflanzen können sich selbst reparieren, produzieren ihre eigene Energie und sind an die Aussenbedingungen angepasst.»      

Enzym vom Glühwürmchen
Um die Blätter der in dieser Studie verwendeten Brunnenkresse zum Leuchten zu bringen, brauchten die Forscher ein Enzym namens Luciferase. Es ist dasselbe Enzym, dass auch Glühwürmchen zum Glühen verhilft, indem es in dem Molekül Luciferin eine Reaktion auslöst, die Letzteres dazu bringt, Licht zu emittieren. Die Wissenschaftler luden Luciferase, Luciferin und einen weiteren Bestandteil auf Nanopartikel, legten diese mit der Brunnenkresse in eine Lösung, so dass die Nanopartikel über die Spaltöffnungen in die Blätter eintreten und in die Pflanzenzellen gelangen konnten. Dort fand die Reaktion statt und die Blätter leuchteten.

Bei bisherigen Versuchen mit Leuchtpflanzen habe man auf die Gentechnologie zurückgegriffen, heisst es in der Mitteilung. Der Pflanze wurde das Gen für die Luciferase eingesetzt, so dass sie diese selbst herstellen konnte. Dies habe aber immer nur zu sehr schwachem Licht geführt und sei meist limitiert auf nur eine Pflanzenart. Die neue Technologie mit Nanopartikeln funktioniere aber bei allen Pflanzen und das Licht hat immerhin schon einen Tausendstel der Stärke, die man zum Lesen braucht.    

Im Video wird das Verfahren erklärt – auf englisch (Video: Massachusetts Institute of Technology):

[EXT 1]

Für die Zukunft erhoffen sich die Forscher, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem man die Partikel auf die Blätter von Bäumen aufsprayen kann. «Ziel ist es, die Pflanze nur einmal zu behandeln, damit sie ein Leben lang leuchtet», erklärt Michael Strano. «Unsere Technologie eröffnet uns neue Wege, so dass Strassenlampen vielleicht wirklich bald nichts anderes als beleuchtete Bäume sein werden.»  

Die Forscher haben es auch geschafft, das Pflanzen-Licht wieder abzustellen, indem sie Nanopartikel dazugaben, die ein Molekül trugen, das die Luciferase inhibiert. Sie erhoffen sich damit, dass die Pflanzen dereinst im Einklang mit dem Sonnenlicht ihr Licht an- und ausmachen können. Ob sie auch etwas gegen das Problem der Lichtverschmutzung (lesen Sie hier mehr dazu) unternehmen wollen, ist nicht bekannt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Dezember im Fachmagazin «Nano Letters». Bis jetzt funktionierte ihre Methode mit Brunnenkresse, Rucola, Spinat und Federkohl.