Wissenschaftler erschaffen elektrische Schaltkreise in Pflanzen

Pflanzen sind elementar wichtig für die Erhaltung von Leben auf der Erde. Sie sind eine Nahrungsquelle für nahezu jedes lebende Wesen und die Basis für fossile Brennstoffe, die den Energiebedarf unserer energiehungrigen Gesellschaft decken. Aber es gibt bessere Wege, um die Energie von Pflanzen zu nutzen. Eine Möglichkeit wäre es, Pflanzen in kleine Solarkraftwerke zu verwandeln, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Um dies zu ermöglichen, müsste die elektrische Energie durch die Pflanze transportiert werden können. Finnische Forscher haben einen Weg gefunden, die internen Strukturen von Pflanzen in elektrische Schaltkreise umzuwandeln.

Neue Chemikalie ermöglicht Leitungsbahnen in den Pflanzen

Pflanzen enthalten ein wassergefülltes, holziges Leitgewebe namens Xylem. Dieses Leitgewebe transportiert Wasser und darin gelöste Nährstoffe und chemische Botenstoffe von den Wurzeln der Pflanze zu ihren Blättern. Die finnischen Forscher entwickelten eine Chemikalie, die in abgeschnittene Rosen eingebracht wurde und das Xylem zu einem Stromleiter machte.

Vorherige Experimente verwendeten eine Chemikalie namens PEDOT, das leitfähige Bahnen im Xylem schuf. Allerdings beschränkte sich diese Leitfähigkeit auf das Xylem und reichte nicht weiter in die Pflanze. Die neue Chemikalie namens ETE-S, die zu ähnlichen Ergebnissen führt, mit dem Unterschied, dass die Leitfähigkeit überall dorthin reicht, wo auch das Wasser hingelangt, das durch das Xylem geleitet wird.

Der Wasserfluss wird durch ein Konzentrationsgefälle angetrieben, das entsteht, wenn in den Blättern Wasser verdampft. Das Resultat bei der Anwendung von ETE-S ist ein komplexes Netzwerk mit elektrischer Leitfähigkeit, das auch in die Blätter und Blüten hineinreicht. In dem Xylem und außerhalb bildet sich sozusagen ein Netzwerk ultradünner Drähte, die Hundert Mal leitfähiger sind als die, die sich bei der Anwendung von PEDOT bilden. Die Drähte sind außerdem in der Lage, elektrische Energie zu speichern.

Die Technologie hat diverse Anwendungsmöglichkeiten

Den Erfolg der neuen Chemikalie überraschte sogar die Forscher. Als ETE-S in die Rosen eingebracht wurden, bildeten diese eine Chemikalie, die sonst genutzt wird, um eindringende Mikroorganismen zu töten. Diese Chemikalie erleichterte es dem ETE-S, elektrische Schaltkreise zu entwickeln.

Bevor ETE-S wirklich effizient eingesetzt werden kann, müssen die Forscher sich noch einigen Herausforderungen stellen. Zum Beispiel müssen sie einen Weg finden, die Chemikalie auch in intakte, gesunde Pflanzen einzubringen. Aber die Entwicklung der finnischen Forscher hat die Welt dichter an Pflanzen mit integrierten Schaltkreisen gebracht, was ein erster Schritt wäre, um Pflanzen in kleine Miniaturkraftwerke verwandeln zu können.

Die Technologie kann uns aber auch dabei helfen, Pflanzen generell besser zu verstehen. Pflanzen haben kein Nervensystem wie Tiere, nutzen aber chemische Signalstoffe zur Signalübertragung zwischen Zellen und Pflanzenteilen. In Ausnahmefällen können Pflanzen Signale sogar auf elektrischem Wege übertragen. Ein spektakuläres Beispiel dafür ist der „Schnappmechanismus“ der Venusfliegenfalle.

Die Möglichkeit, elektrische Leitsysteme in Pflanzen zu generieren, würde es ermöglichen, den Weg dieser Signalstoffe besser zu verfolgen und zu verstehen. Eines Tages könnte das dazu führen, dass wir in der Lage sind, Pflanzen sozusagen „Anweisungen“ zu geben und quasi mit ihnen zu kommunizieren.

via IFL Science