Diese Website verwendet Cookies. Indem Sie diese Website benutzen, stimmen Sie der Nutzung von Cookies gemäß unseren Richtlinien zu. Mehr erfahren.X

Abenteuer Energie

Kleinvieh macht auch Licht

Edison hat vor 130 Jahren die Glühlampe erfunden, die Natur vor Jahrmillionen das Glühwürmchen und andere Leuchtwesen entwickelt. Ihre Lichtquellen sind unseren deutlich überlegen.

Manche Tiere und Pilze haben die Fähigkeit Licht zu erzeugen. Entweder schaffen sie das mit ihren Leuchtorganen oder sie benutzen dafür die Symbiose mit Bakterien. Die Fachleute nennen das Phänomen „Biolumineszenz“: lebendiges Licht. Der Biochemiker Peter Macheroux forscht an der Technischen Universität im österreichischen Graz intensiv auf diesem Gebiet. „Biolumineszenz ist die Umkehrung der Fotosynthese“, erklärt er. Pflanzen gewinnen aus der Energie des warmen Sonnenlichts chemische Energie, Tiere und Pilze wandeln chemische Energie in Lichtenergie um, erzeugen statt Wärme kaltes Licht.

Lucifers Leuchtkraft

Den komplexen Vorgang kann man sich so vorstellen: Die Leuchtwesen arbeiten wie ein kleines Chemielabor, in dem zwei Substanzen miteinander reagieren. Das Leuchtmittel heißt Luciferin: Es entsteht, wenn das Enzym Luciferase mit Sauerstoff reagiert. Die dabei frei werdende Energie wird dann als Licht abgegeben.

Mit Teufelswerk hat das nichts zu tun, das Wort Lucifer kommt aus dem Lateinischen und heißt nichts anderes als „Lichtträger“. Peter Macheroux erzählt begeistert: „Die Lichtausbeute von Biolumineszenz beträgt fast 100 Prozent der eingesetzten Energie, der Mensch bringt es bei der Glühbirne auf fünf Prozent."

Wunderlampen und Nachtlaternchen

Biolumineszenz ist besonders unter Meeresbewohnern verbreitet. Die illuminierten Seesterne, Quallen, Muscheln, Krebse und Fische tragen häufig klangvolle Namen. Da gibt es etwa die Wunderlampe, ein rund acht Zentimeter großer Kalmar aus der Familie der Tintenfische, der in der Tiefsee des Südatlantiks sein Farbenspiel entfaltet. Um Partner anzulocken, Rivalen zu bedrohen oder die Farben der Korallen anzunehmen, um sich unsichtbar zu machen – und das in Sekundenschnelle. Der Laternenfisch leuchtet den Meeresboden nach Nahrung ab. Dem Anglerfisch dient ein Leuchtorgan überm Maul als Köder. Winzige Algen mit Namen Nachtlaternchen inszenieren in der Karibik ein blau-grünes Meeresleuchten, wenn Wellen sie in Schwingung bringen.

Und an Land? Peter Macheroux: „Da leuchten einige Pilzarten wie etwa der Hallimasch. Er animiert damit Insekten, seine Sporen zu verbreiten.“ Und natürlich das legendäre Glühwürmchen, eigentlich ein Leuchtkäfer: In den Sommernächten knipsen die Weibchen stundenlang ihr Hinterteil an, um Männchen anzulocken. Forscher aus Belgien, Frankreich und Kanada haben kürzlich die zerklüftete Struktur eines leuchtenden Glühwürmchenpanzers nachgebaut, weil der so auffällig viel Licht durchlässt.

Überraschendes Ergebnis: Wenn man diese Struktur auf LED-Lampen übertragen könnte, würden diese eine um bis zu 55 Prozent größere Lichtleistung bringen. Koreanische Forscher entdeckten im Außenskelett einer anderen Leuchtkäferart eine Antireflexionsschicht, die mehr Licht aus dem Leuchtorgan holt. Die Wissenschaftler ahmten diese Nanostrukturen mit Linsen nach und erhöhten den Wirkungsgrad von LED um drei Prozent.

Ein Vorbild für die Wissenschaft?

Peter Macheroux betreibt Grundlagenforschung mit Leuchtbakterien um Biolumineszenz besser zu verstehen. Auch praktische Anwendungen sind in Sicht. Das Enzym Luciferase wird als so genanntes Reporter-Gen verwendet. Mit seiner leuchtenden Hilfe können Eigenschaften und Effekte anderer Gene sichtbar gemacht werden. In der Medizin könnten ungefährliche Biomarker zur Krebserkennung die bisherigen radioaktiven Tumormarker ersetzen. Mit Leuchtbakterien lassen sich Kontaminationen im Wasser, im Boden und in der Luft nachweisen, denn dann sterben sie ab. Leuchten sie weiter ist alles in Ordnung.

Andere Anwendungen liegen in der Zukunft: Grazer Architekturstudenten erstellten mit Unterstützung von Peter Macheroux eine Projektskizze, wie Salzwasserleuchtbakterien die Fassade eines achtstöckigen Gebäudes zum Flimmern bringen. Und vielleicht können eines Tages Bakterien auch superflache Bildschirme und Lampen erleuchten.


Bitte aktivieren Sie Java Script um diese Seite in vollem Umfang nutzen zu können.