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Strom sparen dank Bionik Leuchtende Bäume könnten nachts die Städte erhellen

06. September 2020, 06:00 Uhr

Die Straßenbeleuchtung nimmt etwa ein Fünftel des weltweiten Stromkonsums in Anspruch. Was wäre, wenn Bäume aus eigener Kraft leuchten und damit diese Aufgabe übernehmen könnten? Theoretisch ist das möglich. An der praktischen Umsetzung arbeiten Wissenschaftler in Deutschland und den USA seit einigen Jahren. MDR Wissen Reporter Guido Meyer hat mit Forschern gesprochen, die Pflanzen zum Leuchten bringen wollen.

Bionik - das ist, wenn wir Menschen uns raffinierte Sachen von Mutter Natur abschauen und für unsere Zwecke verwenden. Wenn wir die Stromlinienform der Vögel im Flugzeugbau nachahmen, die wasser- und schmutzabweisende Oberfläche der Lotuspflanze imitierten, damit wir weniger putzen müssen. Nun wollen Forscher mit natürliche Leuchtstoffen dafür sorgen, dass Bäume unsere Straßen, Gehwege und Plätze beleuchten. Biologe Robin Axt forscht dazu im Rahmen des Projektes OptoPlant an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und erklärt, wo man natürliche Leuchtstoffe findet:

Biolumineszenz sind Dinge in der Natur, die von sich aus leuchten. Fische in der Tiefsee oder Glühwürmchen zum Beispiel.

Robin Axt, Biologe

Da es keine einzige Pflanzenart gibt, die leuchtet, müsste man also die natürliche Leuchtkraft vom Glühwürmchen auf eine Pflanze übertragen. Theoretisch ist das möglich, praktisch auch. Bioniker des Massachusetts Institute of Technology haben bereits 2017 erfolgreich Brunnenkresse zum Leuchten gebracht - mit den Enzymen von Glühwürmchen. Allerdings war die Lichtausbeute sehr gering, es war eher ein Glimmen als ein Leuchten.

Bäume, die auf Knopfdruck leuchten

Um einen Lichtschein abzugeben, müssten die Pflanzen also sehr viel stärker leuchten und sich dazu noch auf Tag und Nacht einstellen können: Tagsüber: Licht aus. Nachts: Licht an! Und hier kommt das Forschungsprojekt OptoPlant ins Spiel. Der Name vereint das griechische Wort Opto für Auge und das englische Wort Plant für Pflanze: sehende Pflanze. Sie soll sehen, wann es dunkel wird und sie leuchten muss. Diese Fähigkeit verleihen ihr die Gene der Glühwürmchen. Diese entnehmen die Forscher den Leuchtkäfern und implantieren sie in die Zellen der Pflanze.

Enzyme als An- und Ausschalter

Vorbild Glühwürmchen: Sie leuchten nur nachts. Tagsüber ist ihr "Licht" aus. Bildrechte: imago images / agefotostock

Sind die Gene erstmal übertragen, veranlassen sie ihre neue Zelle, zwei spezielle Enzyme zu bilden: Luciferin und Luciferase. Beide arbeiten zusammen. Das eine ist der Leuchtstoff, das andere aktiviert ihn. Diese Proteine fungieren als An-Aus-Schalter. An Bakterien wurde das bereits getestet. Dafür haben die Forscher den "biologischen Lichtschalter" zusammen mit einem fluoreszierenden Protein getestet. Es leuchtet, sobald es mit UV-Licht bestrahlt wird. Tagsüber leuchtete es nicht. Der Schalter war also aus. Und nachts, als es wieder dunkel war, hat sich das Protein dann aktiviert.

Wenn wir das in Pflanzen einbauen können, zusammen mit einem starken Leuchtstoff, dann hätten wir eine leuchtende Pflanze.

Robin Axt

Was sich so einfach anhört, muss sich nicht nur in der Praxis, sondern auch vor Bedenkenträgern bewähren. Ist es ethisch vertretbar, dass wir in die genetischen Baupläne von Lebewesen eingreifen, nur damit wir bequemer und kostengünstiger unsere Städte beleuchten können? Wir sind ja schließlich nicht die einzigen, die mit den Bäumen leben, gibt Grazia Willerscheidt zu bedenken:

Was geschieht eigentlich mit den Organismen, die in diesen Bäumen leben? Werden die dann auch leuchten? Und was ist, wenn diese Pflanzen sich vermehren? Leuchtet dann alles unkontrolliert?

Grazia Willerscheidt, Universität Bonn

Biologe Robin Axt forscht an leuchtenden Pflanzen. Bildrechte: OptoPlant

Antworten darauf sind spätestens dann gefragt, wenn die ersten stark leuchtenden Bäume mit zuverlässiger Tag-Nacht-Funktion erschaffen sind. Robin Axt sieht das schon in naher Zukunft, denn vor fünf Jahren gab es bereits leuchtende Pflanzen, die halbwegs funktionierten. Aber sie leuchteten viel zu schwach. Inzwischen gibt es hell leuchtende Pflanzen, die aber nicht lange durchhalten. In fünf bis zehn Jahren könnten die Forscher dann auch die letzten Mängel beseitigt haben, schätzt Axt ein. Er selbst arbeitet gemeinsam mit seinen Kollegen im Rahmen des Projektes OptoPlant daran und ist sich sicher, dass die vollbiologische Straßenbeleuchtung eines Tages praxisreif sein wird. Bleibt abzuwarten, wie Bewohner und Gäste in den Baumkronen darauf reagieren. Das derzeit verwendete Kunstlicht zumindest macht ihnen schon zu schaffen.

(gm/krm)