Forscher verleihen Pflanzen Superkräfte

In einem Teil des Projekts, das bislang umgesetzt worden ist, wurde etwa die Fähigkeit einer Pflanze verbessert, im Zuge der Photosynthese Sonnenlicht zu absorbieren. Bei einem anderen Versuch wurde ein lebendes Gewächs in einen Sensor verwandelt, der automatisch zu leuchten anfängt, sobald sich schädliche Stoffe wie Stickoxid in der Nähe befinden. Möglich werden diese erstaunlichen Fähigkeiten, indem die Pflanzen mit Nanoröhrchen aus Kohlenstoff ausgestattet werden.

"Unsere Vision ist es, Pflanzen als technologische Plattform zu nutzen", fasst Projektleiter Michael Strano, Professor für chemische Verfahrenstechnik am MIT, die generelle Zielsetzung seiner Arbeit gegenüber dem NewScientist zusammen. Um diese Vision Realität werden zu lassen, hat der US-Wissenschaftler gleich ein völlig neues Forschungsgebiet kreiert, die Pflanzennanobionik. Das Anwendungspotenzial dieses neuen Bereichs ist Strano zufolge enorm vielseitig: "Diese Technologie könnte beispielsweise Handys hervorbringen, die sich selbst mit Energie versorgen oder reparieren können, beziehungsweise auch Bäume, die gleichzeitig als Handymast fungieren oder vollkommen neuartige Brennstoffzellen."

Photosynthese und Gefahrensensor

Bis tatsächlich eine fertige Anwendung auf dem Tisch liegt, wird aber wohl noch einige Zeit verstreichen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist es dem MIT-Forscher und seinem Team lediglich in zwei Fällen gelungen, die Fähigkeiten von Pflanzen zu verbessern. Ersterer bezieht sich auf den Prozess der Photosynthese, bei dem Kohlendioxid aus der Atmosphäre gefiltert, Sonnenlicht absorbiert und Sauerstoff freigesetzt wird. Die sogenannten Chloroplasten, die dabei eine zentrale Rolle spielen, wurden mit halbleitenden Nanoröhrchen versetzt. Dies führte zu einer grösseren Lichtausbeute der Pflanze, die im Normalfall nur knapp zehn Prozent des Sonnenlichts absorbieren kann, und einem erhöhten gemessenen Elektronenfluss in den manipulierten Zellen.

In einem zweiten, separaten Versuch verwandelten die US-Wissenschaftler kurzerhand eine Acker-Schmalwand - auch als "Schotenkresse" bekannt - in einen automatischen Schadstoffsensor, der das Gewächs bei Gefahr zum Leuchten bringt. Auch hierfür wurden Nanoröhrchen in die Pflanzenstruktur eingebaut. Diese sind mit einem speziellen Polymer beschichtet, das dafür sorgt, dass sich die Fluoreszenz des Nanoröhrchens ändert, sobald sich ein bestimmtes Molekül damit verbindet.

Technologie trifft Pflanzenwelt

Wenn es um Experimente an der Schnittstelle zwischen Technologie und Pflanzenwelt geht, ist Michael Strano kein unbeschriebenes Blatt. Schon im September 2010 liess der MIT-Forscher mit der Meldung aufhorchen, mikroskopisch kleine Solarzellen entwickelt zu haben, die sich sowohl selbst zusammenbauen als auch reparieren können. Auch hier liess er sich von der Natur inspirieren. "Ich war beeindruckt von den effizienten Selbstreparaturmechanismen von Pflanzenzellen. Im Grunde imitieren wir Tricks, welche die Natur über Jahrmillionen entwickelt hat", erklärt der Wissenschaftler. "Eines Tages wird es vielleicht möglich sein, Pflanzen in lebende elektronische Geräte zu verwandeln", blickt Strano in die Zukunft.

(ig/pte)