Die erste erfolgreiche Kreation eines mehrfarbig leuchtenden Baumes im Dunkeln

Pflanzen, die genug Licht ausstrahlen, um auf dunklen Straßen klar zu sehen, wirken wie Science- Fiction oder Mythologie. Tatsächlich haben amerikanische Wissenschaftler eine Pflanze gezüchtet, die ein schwaches grünes Licht ausstrahlt. Diese Pflanze wurde sogar kommerziell vertrieben.

Kürzlich ging eine Gruppe chinesischer Forscher noch einen Schritt weiter und gab bekannt, dass sie Pflanzen geschaffen hätten, die in der Lage seien, mehrfarbiges Licht mit der größten Lichtintensität aller Zeiten auszustrahlen.

„Stellen Sie sich eine Welt wie im Film Avatar vor, in der leuchtende Bäume das gesamte Ökosystem erleuchten“, sagte der Biologe Shuting Liu, Dozent an der South China Agricultural University in Guangzhou und Co-Autor der am 27. August in der Fachzeitschrift Matter veröffentlichten Studie. „Wir wollen diese Vision mit Materialien verwirklichen, die im Labor bereits verfügbar sind. Stellen Sie sich einen Tag vor, an dem leuchtende Bäume Straßenlaternen ersetzen könnten.“

Um die leuchtende Pflanze zu erschaffen, injizierten Liu und seine Kollegen Nanopartikel aus Strontiumaluminat in die Stängel der Echeveria mebina. Strontiumaluminat ist ein Material, das häufig in leuchtendem Spielzeug verwendet wird. Es hat die Eigenschaft, Licht zu absorbieren und dann allmählich wieder abzugeben.

Die Methode der chinesischen Wissenschaftler unterscheidet sich grundlegend von der von einer Forschungsgruppe am Massachusetts Institute of Technology (MIT – USA) entwickelten Technik zur Genombearbeitung.

Durch die Injektion von Nanopartikeln in die Pflanzen, anstatt sie genetisch zu verändern, gelang es dem Team, Pflanzen zu erschaffen, die in verschiedenen Farben leuchten, darunter Rot, Blau und Grün. In früheren Experimenten war das von den Pflanzen ausgestrahlte Licht aufgrund der natürlichen Eigenschaften von Pflanzen nur grün.

„Gen-Editierung ist ein interessanter Ansatz“, sagte Liu gegenüber CNN, „aber wir wurden von anorganischen Materialien inspiriert, die mit Licht ‚aufgeladen‘ werden und dann allmählich leuchten. Es gab auch schon frühere Versuche, leuchtende Pflanzen zu züchten, was zu der Idee führte, mit Pflanzen zu leuchten, sogar mit Straßenlaternen aus Pflanzen. Unser Ziel ist es daher, mehrfarbige Leuchtmaterialien in Pflanzen zu integrieren, um Licht langfristig zu speichern. Dadurch wird auch die Farbbeschränkung überwunden und Licht unabhängig von der Photosynthese gespeichert und abgegeben.“

Das Team demonstrierte das Potenzial seiner neuen Forschung, indem es eine Wand aus 56 Sukkulenten errichtete. Das von ihnen ausgestrahlte Licht war stark genug, um Buchstaben, Bilder und sogar die Körper von Menschen, die etwa 10 Zentimeter von den Pflanzen entfernt standen, deutlich zu erkennen.

Nach der Injektion von Strontiumaluminat und einer kurzen Sonneneinstrahlung kann die Pflanze bis zu zwei Stunden lang leuchten. Obwohl das Licht mit der Zeit schwächer wird, kann die Pflanze durch Sonneneinstrahlung immer wieder neue Energie tanken. Liu sagte, die Wirkung der Strontiumaluminat-Injektion sei sehr langanhaltend. 25 Tage nach der Injektion leuchteten die saftigen Blätter noch immer, wenn sie mit ultraviolettem Licht stimuliert wurden, selbst nachdem sie verwelkt waren.

Die Sukkulente leuchtet im Dunkeln stark genug, um Menschen in ihrer Nähe zu erleuchten. (Quelle: CNN)

Um das Risiko zu minimieren, dass Strontiumaluminat zerfällt und Pflanzen schädigt, entwickelte das Team eine chemische Beschichtung, die das Material umhüllt. In einer weiteren Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht wurde, zeigten die Wissenschaftler zudem, dass das Einfügen genetischer Daten von biolumineszierenden Pilzen in Pflanzen diese sehr hell leuchten lässt. Dies deutet auf das Potenzial für die Schaffung eines „nachhaltigen und effizienten Beleuchtungssystems“ hin.

Allerdings ist nicht jeder optimistisch, was die Aussicht angeht, Bäume zur Beleuchtung zu nutzen. „Ich finde die Forschung interessant. Aber ich denke, sie übersteigt unsere derzeitigen Möglichkeiten und ist wahrscheinlich zu viel für Bäume“, sagte Professor John Carr, Pflanzenwissenschaftler an der Universität Cambridge in Großbritannien. „Da Bäume nur eine begrenzte Menge an Energie abgeben, glaube ich nicht, dass sie in naher Zukunft Straßenlaternen ersetzen werden.“

Liu selbst räumte ein, dass die von der Gruppe entwickelten Leuchtpflanzen „noch weit von echten Leuchtfähigkeiten entfernt“ seien, da die Leuchtintensität für praktische Anwendungen zu schwach sei. Darüber hinaus prüft die Gruppe weiterhin die Sicherheit der Leuchtpartikel beim Kontakt mit grünen Pflanzen und Tieren.

Derzeit ist sie der Meinung, dass der neu geschaffene leuchtende Baum nur als Dekoration oder künstlerisches Nachtlicht geeignet ist. Liu hofft jedoch, die Lichtintensität in Zukunft zu erhöhen und auch Sicherheitsbedenken auszuräumen, um wunderschöne, selbstleuchtende Gärten bei Nacht zu schaffen.

In der Natur hat die Wissenschaft bisher keine höheren grünen Pflanzen entdeckt, die wie die im Film Avatar beschriebenen leuchten können. Das Phänomen der „leuchtenden Bäume“, das man manchmal im Wald oder auf morschem Holz sieht, entsteht oft durch andere Organismen, die symbiotisch oder parasitär auf ihnen leben. Am bekanntesten sind die Gruppe der Leuchtpilze und einige Leuchtbakterien, die ein schwaches Licht erzeugen, das viele Menschen fälschlicherweise glauben lässt, der Baum sei eine Lichtquelle.

In der Welt der Pilze haben Wissenschaftler mehr als 80 Pilzarten registriert, die die Fähigkeit besitzen, auf natürliche Weise zu leuchten. Diese Arten sind in vielen feuchten Waldgebieten auf der ganzen Welt , insbesondere in den Tropen, weit verbreitet.

Das von ihnen ausgestrahlte Licht ist oft sanft grün und im Dunkeln gut sichtbar. Ein Paradebeispiel ist der Hallimasch, auch bekannt als Hallimasch. Sein Myzel kann in Baumwurzeln oder verrottendes Holz eindringen und dort leuchten, sodass der ganze Baum im Dunkeln zu leuchten scheint.

In Japan und einigen Teilen Asiens ist die Art Mycena chlorophos für ihre kleinen Fruchtkörper bekannt, die ein schönes grünes Licht ausstrahlen. Auch der in Nordamerika und Europa auf morschem Holz wachsende Pilz Panellus stipticus ist eine Art mit recht starker Lumineszenz. Der Lumineszenzmechanismus dieser Pilze ähnelt dem von Glühwürmchen und basiert auf einer chemischen Reaktion zwischen dem Enzym Luciferase und der Substanz Luciferin im Körper.

(Vietnam+)

Quelle: https://www.vietnamplus.vn/lan-dau-che-tao-thanh-cong-cay-tu-phat-sang-da-sac-trong-bong-toi-post1059868.vnp