Biolumineszenz – Wenn die Natur nachts leuchtet

Lebewesen, die in ihren Zellen Licht erzeugen können, verfolgen in der Natur verschiedene Zwecke: sie locken damit Weibchen an oder schrecken Feinde ab. Aber auch Biochemiker konnten mit Hilfe von Biolumineszenz bereits wichitge Erkenntnisse für die medizinische Forschung gewinnen.

Glühwürmchen leuchten im Dunkeln und locken damit Weibchen an. (Bild: flickr.com)

Auch einige Pilzarten zeigen Biolumineszenz. (Bild: flickr.com)

Biolumineszenz ist die Eigenschaft von Lebewesen, ihre Zellen mit Hilfe von chemischen Reaktionen leuchten zu lassen. Das Enzym Luciferase – benannt nach Lucifer, dem «Lichtträger» – oxidiert das Molekül Luciferin. Dabei entsteht so genanntes «kaltes Licht».

Mit dem Enzym Luciferase können zum Beispiel Glühwürmchen im Dunkeln leuchten. Ihre körpereigene Lampe dient dazu, Weibchen anzulocken. Andere Leuchtkäfer signalisieren mit ihrem Licht, dass sie ungeniessbar sind, und werden darum von ihren Feinden verschont. Das Leuchten kann nicht nur zur Warnung, sondern auch zur Anlockung von Beute genutzt werden.

Viele andere Lebewesen sind auch biolumineszent: Tiefseefische, Leuchtalgen, Bakterien oder auch Pilze können im Dunkeln leuchten.

Aber weshalb sind Wissenschaftler überhaupt interessiert an diesen merkwürdigen leuchtenden Eiweissen? Das in Quallen entdeckte Leuchtprotein GFP (Grünes Fluoreszierendes Protein) ist ausserordentlich nützlich für die Forschung. Mit Hilfe von Gentechnik und dem GFP können Bereiche im Inneren von Zellen sichtbar – nämlich leuchtend – gemacht werden, die sonst unsichtbar wären. Dank den Leuchtproteinen konnte schon untersucht werden, wie sich Krebszellen vermehren oder wie Nervenzellen im Gehirn bei Alzheimer immer mehr geschädigt werden.

In einem abgedunkelten Schaukasten wird das Leuchtbakterium Vibrio harveyi gezeigt. Weiter zu sehen sind Bilder von verschiedenen biolumineszenten Organismen sowie die von einem 3D-Drucker erzeugten räumlichen Strukturen der beiden Leuchtproteine Luciferase und GFP.

Beteiligte

Dr. Joachim Schnabl
Dr. Oliver Renn
Prof. Dr. Helma Wennemers
Prof. Dr. Helmut Brandl