Im Schein der Pflanze

Energiesparen bei den Glühwürmchen abgeschaut

Bäume, die auf Straßen Laternen ersetzen, oder Büros, in denen Pflanzen den Arbeitsplatz erhellen, sind eine utopische Vorstellung. Zimmerpflanzen würden dann keine Dekoration mehr sein, sondern Teil der notwendigen Einrichtung werden. Alleen hätten nicht nur einen Schönheitswert, sondern wären hilfreiche Lichtspender. Um diese Ideen zu realisieren, arbeitet das Team um den Professor für chemische Technik Michael Strano vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) auf dem von ihm entwickelten neuen Forschungsgebiet der Pflanzen-Nanobionik. Das Gebiet beschäftigt sich mit dem gezielten Einbau von Nanopartikeln in Pflanzen, um ihnen dann neue Eigenschaften hinzuzufügen.

»Unsere Vision ist es, eine Pflanze zu entwickeln, die die Funktion einer Schreibtischlampe übernimmt. Sie erzeugt Licht allein durch die Energie, die beim Stoffwechsel der Pflanze erzeugt wird«, so Strano. Um dies zu realisieren, haben die Wissenschaftler der Echten Brunnenkresse den gleichen biologischen Mechanismus implantiert, der auch einem Glühwürmchen zum Leuchten verhilft. Dafür verwenden sie ein Enzym namens Luciferase. Das Protein verändert den in biolumineszenten Organismen vorkommenden Stoff Luciferin so, dass er in der Lage ist, Licht zu emittieren. Ein weiteres Enzym mit der Bezeichnung »A« kann das Licht wieder ausschalten, indem es die Aktivität der Luciferase stoppt.

Im Moment haben es die Forscher des MIT geschafft, die Blätter für knappe vier Stunden zum Leuchten zu bringen, hell genug, um dabei ein Buch zu lesen. Begonnen haben sie ihre Experimente mit 45 Minuten. Die Forscher sind jedoch überzeugt, dass sich das Leben dieser besonderen Lichter noch deutlich verlängern lässt. »Pflanzen sind die perfekten langleuchtenden Lampen, weil sie einen dafür ausreichenden Energiestoffwechsel haben«, so Strano.

Das Gebiet der Pflanzen-Nanobionik hat es sich zur Aufgabe gemacht, Pflanzen die mit speziellen Nanopartikeln versehen werden, neue Befähigungen zu ermöglichen. Kürzlich gelang es den Forschern, Sensoren zu entwickeln, die auf Pflanzenblätter gedruckt werden können. Diese elektronischen Schaltungen senden einen Alarm, wenn eine Pflanze unter der Dürre leidet. Eine Technologie, die in der Landwirtschaft eine frühe Warnung geben könnte, wenn der Ernte Gefahr droht.

Eine ganz andere Entwicklung ist eine nanotechnologisch veränderte Spinatpflanze, die Sprengstoff erkennen kann und diese Information drahtlos an ein Smartphone weiterleiten kann. »Das große Ziel der Nanobionik ist es, Pflanzen mit Nanopartikeln zu versehen, um ihr dann ganz neue sinnvolle Aufgaben zukommen zu lassen«, sagt Strano.