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Leuchtende Bäume könnten Straßenlaternen ersetzen und so den Stromkonsum drosseln. Forscher aus den USA und Deutschland arbeiten daran, Bäume aus eigener Kraft leuchten zu lassen.

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Mit Bioluminiszenz wollen Forscher*innen dafür sorgen, dass Bäume in Zukunft nachts unsere Straßen, Gehwege und Plätze beleuchten.

Energiesparen durch leuchtende Bäume

Die elektrische Energie, die Kommunen für ihre Beleuchtung aufwenden, macht ein Fünftel des weltweiten Stromkonsums aus. Der Energieverbrauch würde deutlich zurückgehen, wenn Bäume selbst die Beleuchtung übernehmen würden.

Der Energieverbrauch würde deutlich zurückgefahren, wenn Bäume selbst die Beleuchtung übernehmen würden. (Foto: Imago, Imago images / Westend61)
Der Energieverbrauch würde deutlich zurückgefahren, wenn Bäume selbst die Beleuchtung übernehmen würden. Imago Imago images / Westend61

„Theoretisch möglich, ja – praktisch auch. In den letzten Jahrzehnten haben einige Forscherteams das Thema angegangen: Können wir Pflanzen zum Leuchten bringen? Und das ist tatsächlich möglich.”

Biologe Robin Axt von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

Leuchtkraft von Tieren auf Pflanzen übertragen

In Deutschland forschen Biologen im Rahmen des Projektes OptoPlant an der Hochschule Bonn Rhein-Sieg gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen der Uni Bonn an den natürlichen Leuchtstoffen. Dabei geht es in erster Linie um Bioluminiszenz – so nennt man das Phänomen, wenn Tiere von sich aus leuchten: Zum Beispiel Fische in der Tiefsee oder Glühwürmchen.

Glühwürmchen sind bioluminiszent – sie leuchten von sich aus.  (Foto: Imago, imago images / agefotostock)
Glühwürmchen sind bioluminiszent – sie leuchten von sich aus. Imago imago images / agefotostock

Da es keine einzige Pflanzenart gibt, die leuchtet, wird nun versucht, die natürliche Leuchtkraft von selbstleuchtenden Tieren auf eine Pflanze zu übertragen.

Biologe Robin Axt von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

Brunnenkresse leuchtet durch Glühwürmchenenzyme

Das haben Bioniker in den USA bereits vor einigen Jahren erstmals versucht. Am Massachusetts Institute of Technology haben sie 2017 Brunnenkresse mit den Enzymen injiziert, die auch Glühwürmchen zum Leuchten bringen und das in der Fachzeitschrift Nanoletters veröffentlicht.

Leuchtende Pflanze: Brunnenkresse als Leselampe. (Bild: Seon-Yeong KwakMIT (Foto: Bild: Seon-Yeong Kwak/MIT)
Leuchtende Pflanze: Brunnenkresse als Leselampe. Bild: Seon-Yeong Kwak/MIT

„Allerdings war das eher so ein Glimmern. Das ist schwachleuchtend. Man sieht, dass es leuchtet, aber es spendet einem kein Licht.

Biologin Grazia Willerscheidt von der Uni Bonn

Bäume sollen auf Knopfdruck leuchten

Kein Ersatz für nächtliche Straßenlaternen also. Statt eines permanenten, schwachen Glimmerns bräuchte man Bäume, die auf Knopfdruck leuchten – und dann auch richtig.

„ In unserem Projekt OptoPlant erforschen wir auch die Steuerung, dass die Pflanze nicht immer leuchtet. So eine Art An-Aus-Schalter. Tagüber aus, Nachts an.

Biologin Grazia Willerscheidt von der Uni Bonn
Die luminiszierenden Bäume sollten ordentlich hell leuchten – so wie Straßenlaternen.   (Foto: Imago, mago images / Gottfried Czepluch)
Die luminiszierenden Bäume sollten ordentlich hell leuchten – so wie Straßenlaternen. Imago mago images / Gottfried Czepluch

An-Aus-Schalter für Pflanzen in der Entwicklung

Das Forschungsprojekt heißt OptoPlant – aus dem griechischen Opto für Auge und dem englischen Plant für Pflanze. Das Ziel ist schließlich eine sehende Pflanze, die weiß, wann es dunkel wird und wann sie zu leuchten hat. Diese Fähigkeit verleihen ihr die Gene der Glühwürmchen.

"Ein Gen ist ja eine Bedienungsanleitung. Und diese Glühwürmchen-Gene schneiden wir heraus, bringen sie in einen anderen Organismus und schauen, ob das funktioniert.“

Biologe Robin Axt von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Glühwürmchengene sollen auf Bäume übertrtagen werden und sie so zum Leuchten bringen. (Foto: Imago, imago images / UIG)
Glühwürmchengene sollen auf Bäume übertrtagen werden und sie so zum Leuchten bringen. Imago imago images / UIG

Mit Hilfe dieser „importierten Bedienungsanleitung“ baut die Zelle dann zwei Enzyme: Luciferin und Luciferase. Beide arbeiten zusammen. Das eine ist der Leuchtstoff, das andere aktiviert ihn. Diese fluoriszierenden Proteine fungieren als An-Aus-Schalter.

Mit Bakterien funktioniert es bereits

An Bakterien haben die Forscher*innen den "biologischen Lichtschalter" zusammen mit einem fluoreszierenden Protein getestet. Mit dem Effekt, dass das Protein erst dann aktiv wurde und leuchtete, wenn es dunkel wird. Dadurch haben dann auch die Bakterien selbst geleuchtet.

"Wenn wir das in Pflanzen einbauen können, zusammen mit einem Leuchtstoff, der wirklich stark ist, dann hätten wir eine leuchtende Pflanze.“

Biologe Robin Axt
Bei Bakterien funktioniert der "biologischen Lichtschalter" zusammen mit einem fluoreszierenden Protein bereits. Das haben die Wissenschaftler*innen im Projekt Optoplant  getestet. (Foto: Imago, imago images / Westend61)
Bei Bakterien funktioniert der "biologischen Lichtschalter" zusammen mit einem fluoreszierenden Protein bereits. Das haben die Wissenschaftler*innen im Projekt Optoplant getestet. Imago imago images / Westend61

Könnten sich leuchtende Organismen unkontrolliert ausbreiten?

Allerdings gibt es auch Bedenken. Zum Beispiel, was mit den Organismen passiert, die in diesen Bäumen leben – werden die dann auch leuchten? Und was passiert, wenn diese Pflanzen sich vermehren? Müssten diese Pflanzen dann steril sein, damit es sich nicht unkontrolliert ausbreitet und dann auf einmal alles leuchtet?

Hier leuchten nur Glühwürmchen. Doch was geschieht, wenn später einmal auf möglicherweise leuchtenden Bäumen andere Organismen leben – werden die dann auch leuchten?  (Foto: Imago, imago images / Imaginechina-Tuchong)
Hier leuchten nur Glühwürmchen. Doch was geschieht, wenn später einmal auf möglicherweise leuchtenden Bäumen andere Organismen leben – werden die dann auch leuchten? Imago imago images / Imaginechina-Tuchong

Forschung ist schon weit vorangeschritten

Solche Fragen dürften anstehen, wenn die Forschungsergebnisse tatsächlich so umgesetzt werden können, dass Pflanzen als biologische Lichtquellen dienen. Biologe Robin Axt setzt darauf, dass das nicht mehr so lange dauert:

“Es wird bald möglich sein, so eine stark leuchtende Pflanze zu erstellen. Weil wenn man rückblickend schaut: Vor fünf Jahren gab es schon leuchtende Pflanzen, die halbwegs funktioniert haben, aber die nicht wirklich hell waren. Mittlerweile gibt es leuchtende Pflanzen, die hell sind aber nicht lange leuchten. Und jetzt, wo die Technologie sich noch weiter verbreitet, wird es sicherlich bald möglich sein.“

Biologe Robin Axt
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