Leuchtendes Holz dank eines Pilzes
Die Empa-Forschende haben entdeckt, wie ein Pilz Holz zum Leuchten bringt.
Empa-Forschende haben herausgefunden, wie Holz durch die Biolumineszenz eines Pilzes aufgewertet werden kann. Neben Anwendungen im technischen Bereich könnte das leuchtende Holz auch zu Designermöbeln oder Schmuck verarbeitet werden.
Das Team des Mykologen Francis Schwarze hat sich mit dem Pilz Desarmillaria tabescens, einem Holzparasiten, beschäftigt. Er produziert die natürliche Substanz Luciferin, deren Lumineszenz durch einen enzymatischen Prozess angeregt wird. Holz, das von Pilzfäden durchzogen ist, strahlt ein grünes Licht aus.
«Natürlich leuchtendes Holz wurde erstmals vor etwa 2400 Jahren von dem griechischen Philosophen Aristoteles beschrieben», erklärt Francis Schwarze. Die verflochtene Struktur aus Pilz und Holz kann als natürlicher Biohybrid bezeichnet werden, eine Kombination aus lebenden Materialien.
Fortschritt in der Biotechnologie
Doch was der Natur scheinbar mühelos gelingt, blieb bislang eine Herausforderung für die Biotechnologie. Dem Empa-Team ist es nun erstmals gelungen, den Prozess im Labor zu induzieren und zu kontrollieren, wie die in der Zeitschrift «Advanced Materials» veröffentlichte Arbeit zeigt. Schwarze stöberte die Leuchtpilze in der Natur auf, analysierte sie im Labor und entschlüsselte ihren genetischen Code. Dabei erwies sich der Pilz Desarmillaria tabescens als besonders leistungsfähig.
Nach ersten Versuchen mit verschiedenen Holzarten entschied sich Schwarze für Balsaholz, das eine besonders geringe Dichte hat. Mithilfe von Spektroskopie beobachteten die Wissenschaftler, wie der Pilz das Lignin abbaut, das für die Steifigkeit und Druckfestigkeit verantwortlich ist. Röntgenbeugungsanalysen zeigten, dass die Stabilität des Holzes nicht verloren ging: Die Zellulose, die für die Zugfestigkeit verantwortlich ist, blieb intakt.
Maximale Leuchtkraft nach drei Monaten
Der Biohybrid aus Pilz und Holz entfaltet seine maximale Leuchtkraft, nachdem er drei Monate lang in einem Brutschrank gelegen hat. Desarmillaria tabescens mag es besonders feucht: Die Balsaholzproben nahmen in dieser Zeit das Achtfache ihres Gewichts an Feuchtigkeit auf. Sobald sie mit der Luft in Berührung kommt, beginnt die enzymatische Reaktion im Holz.
Das grüne Leuchten entfaltet nach zehn Stunden seine volle Pracht. Derzeit dauert dieser Prozess etwa zehn Tage.«Wir optimieren nun die Laborparameter, um die Leuchtkraft in Zukunft noch weiter zu steigern», erklärte der Wissenschaftler abschliessend.
