Glühwürmchen als Vorbild: Wie Biolumineszenz die LED ablösen soll

Ob auf Wiesen, im Wald oder tief unten im Meer: Zahlreiche Lebewesen können selbst leuchten. Glühwürmchen beispielsweise lassen in lauen Sommernächten ihre Hinterleiber wie kleine Laternen aufblitzen - die Männchen senden damit Signale, in der Hoffnung, dass ein Weibchen zurückblinkt. Larven der Pilzmücke dagegen setzen ihr Licht als Falle ein: Ihr grünliches Glimmen zieht neugierige Insekten an, die sich dann in ihren klebrigen Fäden verfangen.

Das Prinzip dahinter nennt man Biolumineszenz: Hier wird durch eine chemische Reaktion im Körper Licht erzeugt.

Einzellige Algen, sogenannte Dinoflagellaten, tauchen ganze Buchten in geheimnisvolles Blaugrün. Das Meeresleuchten ist besonders nachts in brechenden Wellen oder an schnell schwimmenden Fischen zu sehen - es wird durch physische Reize ausgelöst. Für die Algen ist das Licht ein Abschreckungssignal gegen hungrige Fressfeinde.

In der lichtarmen Tiefsee knipsen über 90 Prozent der Tiere ihre "Scheinwerfer" an: Tintenfische blenden Angreifer mit Leuchtpunkten an ihren Armen, während Quallen bizarre, pulsierende Muster über ihren Körper wandern lassen, um Feinde zu verwirren oder mit Artgenossen zu kommunizieren.

Am besten erforscht ist die Biolumineszenz bei Glühwürmchen. Durch das Enzym Luciferase reagiert in ihrem Hinterleib - dem Leuchtorgan - der Leuchtstoff Luciferin mit Sauerstoff. Dabei entsteht ein instabiles Zwischenmolekül, bei dessen Zerfall die angeregten Elektronen sofort wieder zurück fallen. Das Ergebnis: Energie in Form von Lichtteilchen, den sogenannten Photonen.

Mit einer Effizienz von rund 95 Prozent sind die Käfer dabei wahre Kraftwerke - fast alle Energie wird in Licht und kaum in Wärme umgewandelt. Zum Vergleich: LEDs schaffen eine Effizienz von etwa 50 Prozent, klassische Glühbirnen lediglich fünf Prozent. Bei ihnen verpufft der Großteil der Energie als Abwärme. Die Natur zeigt also, dass sie seit Millionen Jahren eine Technologie perfektioniert hat, die unserer noch weit überlegen ist.

Diese natürliche Technik fasziniert auch die Wissenschaft, zum Beispiel die Forscherinnen und Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA. Pflanzen wie Rucola oder Spinat können sie bereits mithilfe der chemischen Lichtreaktion zum Leuchten bringen. Ihr Ziel ist es, Pflanzen als nachhaltige Lichtquelle nutzbar zu machen - etwa für Innenräume oder sogar als lebende Straßenlaternen. Bäume könnten eines Tages ganze Straßenzüge erhellen, ohne Strom zu verbrauchen.

Noch steht die Forschung am Anfang und viele Fragen sind ungeklärt. Doch die Vision zeigt, wie die Natur wieder einmal Vorbild für Technologien werden kann, die unseren Alltag verändern.

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