Holzproben, die mit dem Hallimasch-Pilz Desarmillaria tabescens behandelt wurden, leuchten grün in der Dunkelheit
Empa
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.
Vor 2400 Jahren
«Natürlich leuchtendes Holz wurde erstmals vor etwa 2400 Jahren von dem griechischen Philosophen Aristoteles beschrieben», erklärt Francis Schwarze, der am Donnerstag in einer Mitteilung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) zitiert wurde. Die verflochtene Struktur aus Pilz und Holz kann als natürlicher Biohybrid bezeichnet werden, eine Kombination aus lebenden Materialien.
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.
Stabilität erhalten
Schwarze stöberte die Leuchtpilze in der Natur auf, analysierte sie im Labor und entschlüsselte ihren genetischen Code. Als besonders leistungsstark entpuppte sich der Ringlose Hallimasch (Desarmillaria tabescens). Der Hallimasch-Pilz ist ein Erreger der Weissfäule bei Bäumen und damit eigentlich ein Holzschädling. Manche Arten produzieren den Naturstoff Luciferin, der in einem zweistufigen enzymatischen Prozess zum Leuchten angeregt wird. Von Pilzfäden durchzogenes Holz strahlt daher ein grünes Licht aus.
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.
Biohybrid
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. Neben Anwendungen im technischen Bereich könnte das Leuchtholz zu Designmöbeln oder Schmuck verarbeitet werden.
