Kleinvieh macht auch Licht

Manche Tiere und Pilze haben die FähigkeitLicht zu erzeugen. Entweder schaffen siedas mit ihren Leuchtorganen oder sie benutzendafür die Symbiose mit Bakterien. Die Fachleutenennen das Phänomen „Biolumineszenz“: lebendigesLicht. Der Biochemiker Peter Macheroux forschtan der Technischen Universität im österreichischenGraz intensiv auf diesem Gebiet. „Biolumineszenz istdie Umkehrung der Fotosynthese“, erklärt er. Pflanzengewinnen aus der Energie des warmen Sonnenlichtschemische Energie, Tiere und Pilze wandelnchemische Energie in Lichtenergie um, erzeugen stattWärme 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 dasEnzym Luciferase mit Sauerstoff reagiert. Die dabeifrei werdende Energiewird dann als Licht abgegeben.

Mit Teufelswerk hat das nichts zu tun, das Wort Luciferkommt aus dem Lateinischen und heißt nichtsanderes als „Lichtträger“. Peter Macheroux erzähltbegeistert: „Die Lichtausbeute von Biolumineszenzbeträgt fast 100 Prozent der eingesetzten Energie, derMensch bringt es bei der Glühbirne auf fünf Prozent.

Wunderlampen und Nachtlaternchen

Biolumineszenz ist besonders unter Meeresbewohnernverbreitet. Die illuminierten Seesterne, Quallen,Muscheln, Krebse und Fische tragen häufig klangvolleNamen. Da gibt es etwa die Wunderlampe, einrund acht Zentimeter großer Kalmar aus der Familieder Tintenfische, der in der Tiefsee des Südatlantikssein Farbenspiel entfaltet. Um Partner anzulocken,Rivalen zu bedrohen oder die Farben der Korallenanzunehmen, um sich unsichtbar zu machen – unddas in Sekundenschnelle. Der Laternenfisch leuchtetden Meeresboden nach Nahrung ab. Dem Anglerfischdient ein Leuchtorgan überm Maul als Köder.Winzige Algen mit Namen Nachtlaternchen inszenierenin der Karibik ein blau-grünes Meeresleuchten,wenn Wellen sie in Schwingung bringen.

Und an Land? Peter Macheroux: „Da leuchten einigePilzarten wie etwa der Hallimasch. Er animiert damitInsekten, seine Sporen zu verbreiten.“ Und natürlichdas legendäre Glühwürmchen, eigentlich ein Leuchtkäfer:In den Sommernächten knipsen die Weibchenstundenlang ihr Hinterteil an, um Männchen anzulocken.Forscher aus Belgien, Frankreich und Kanadahaben kürzlich die zerklüftete Struktur eines leuchtendenGlühwürmchenpanzers nachgebaut, weil derso auffällig viel Licht durchlässt.

ÜberraschendesErgebnis:Wenn man diese Struktur auf LED-Lampenübertragen könnte, würden diese eine um bis zu55 Prozent größere Lichtleistungbringen. KoreanischeForscher entdeckten im Außenskeletteiner anderen Leuchtkäferart eine Antireflexionsschicht, die mehr Licht ausdem Leuchtorgan holt. Die Wissenschaftler ahmtendiese Nanostrukturen mit Linsen nach und erhöhtenden Wirkungsgrad von LED um drei Prozent.

Ein Vorbild für die Wissenschaft?

Peter Macheroux betreibt Grundlagenforschung mitLeuchtbakterien um Biolumineszenz besser zu verstehen.Auch praktische Anwendungen sind in Sicht.Das Enzym Luciferase wird als so genanntes Reporter-Gen verwendet. Mit seiner leuchtendenHilfe könnenEigenschaften und Effekte anderer Gene sichtbar gemachtwerden. In der Medizin könnten ungefährlicheBiomarker zur Krebserkennung die bisherigen radioaktivenTumormarker ersetzen. Mit Leuchtbakterienlassen sich Kontaminationen im Wasser, im Bodenund in der Luft nachweisen, denn dann sterben sieab. Leuchten sie weiter ist alles in Ordnung.

Andere Anwendungen liegen in der Zukunft: GrazerArchitekturstudenten erstellten mit Unterstützung vonPeter Macheroux eine Projektskizze, wie Salzwasserleuchtbakteriendie Fassade eines achtstöckigen Gebäudeszum Flimmern bringen. Und vielleicht könneneines Tages Bakterien auch superflache Bildschirmeund Lampen erleuchten.