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Polyomaviren: neue Ansatzpunkte für Schutz und Therapie

Tue, 07 Jul 2026 10:41:35 +0200

Unter der Leitung von Professor Thilo Stehle vom Interfakultären Institut für Biochemie der Universität Tübingen waren außerdem Forscherinnen und Forscher von der Brown University, USA, und dem Universitätsspital Zürich be-teiligt. Die neuen Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen JC-Polyomaviren und dem menschlichen Immunsystem legen den Grundstein für die Entwicklung von Therapien und Impfstoffen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

Das JC-Polyomavirus (JCPyV) aus der Familie der Polyomaviren ist weit verbreitet. „Gefährlich wird es erst, wenn das körpereigene Immunsystem stark geschwächt ist, zum Beispiel bei Menschen mit fortgeschrittener HIV-Infektion, Patienten, die starke Immunsuppressiva einnehmen, oder Menschen nach Organtransplantationen oder mit bestimmten Krebserkrankungen“, berichtet Thilo Stehle. In diesen Fällen könne das Virus über die Blutbahn in das Zentralnervensystem gelangen und dort die Erkrankung progressive multifokale Leukoenzephalopathie (PML) auslösen. Diese Krankheit zerstört das Gehirn und ist nicht behandelbar. Sie hat meist einen tödlichen Verlauf.

Neutralisierende Antikörper

Für seine Studie machte sich das Forschungsteam zunutze, dass einzelne Patientinnen und Patienten die gefährliche PML-Erkrankung überleben. „Ihr Körper schafft es, die angreifenden JC-Polyomaviren zu neutralisieren, sodass sie nicht länger in die Körperzellen eindringen können und die Infektion gestoppt wird“, sagt Stehle. Die Neutralisierung erreicht das menschliche Immunsystem über die Herstellung von passgenauen Antikörpern. Die heften sich an Bindungsstellen auf der Virenhülle wie ein Verschluss an. „So ist die Bindungsstelle nicht mehr frei, um an eine Körperzelle anzudocken“, erklärt der Forscher. Am Universitätsspital Zürich seien solche speziellen Antikörper gegen die Hülle der JC-Polyomaviren von PML-Patienten isoliert und an der Brown University in den USA auf ihre Bindungseigenschaften untersucht worden. „Die Bindung der interessantesten Antikörper an das Virus haben wir dann über hochauflösende Strukturaufklärung mit atomarer Genauigkeit an der Universität Tübingen durchgeführt“, sagt Stehle.

Doch wehrt sich nicht nur der menschliche Körper gegen die JC-Polyomaviren, sondern entwickeln auch umgekehrt die Viren Strategien, um dem Immunsystem zu entgehen. „In den Bindungsstellen der Viren, die die menschlichen Antikörper zur Abwehr nutzen, treten Mutationen auf, also genetische Veränderungen. Dann können die Antikörper wirkungslos werden“, sagt der Forscher. „Das haben wir uns im Detail angesehen.“ Die Einblicke in Struktur und Wirkmechanismen zwischen den JC-Polyomaviren und dem menschlichen Immunsystem ermöglichten nun die Entwicklung von Antikörpern, die therapeutisch gegen die Infektion eingesetzt werden können, wie auch von Impfstoffen.

„Zugleich bieten sich potenzielle Ansätze für eine Kreuzschutzwirkung gegen das mit dem JC-Polyomavirus verwandte BK-Polyomavirus, welches ebenfalls schwere Krankheiten bei immunge-schwächten Personen auslösen kann“, setzt Stehle hinzu. „Eine potenzielle Impfung könnte Risikopatienten vor Infektionen mit beiden Polyomaviren schützen. Therapeutisch eingesetzte kleine Moleküle, die auf die Bindungsstelle der Antikörper abzielen, könnten potenziell gegen beide Viren wirksam sein.“

Universität Tübingen

Originalpublikation:

Christina Harprecht, Luisa J. Ströh, Bethany A. O’Hara, Jasmin Freytag, Felix Nagel, Sheila A. Ha-ley, York-Dieter Stierhof, Walter J. Atwood, and Thilo Stehle: Structural characterization of human neutralizing antibodies against JC. and BK polyomaviruses. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), https://doi.org/10.1073/pnas.2603048123

Wie brachte Hannibal seine Elefanten über die Alpen?

Tue, 07 Jul 2026 10:31:47 +0200

Die Ergebnisse sprechen dafür, dass Hannibal den Col de la Traversette überquerte und nicht den Col du Clapier, der bislang als wahrscheinlichste Route galt. Mithilfe von Routenmodellen und Höhendaten berechnete das Team den Energieaufwand für jede der infrage kommenden Routen. Genutzt wurden bioenergetische Modelle, die mit Daten heutiger afrikanischer Elefanten den Energieverbrauch in Abhängigkeit von Körpermasse und Geländeneigung berechnen.

Den Berechnungen zufolge wäre der Col de la Traversette die kürzeste und auch die energieeffizienteste Route gewesen. Der Energieaufwand für die gesamte Armee hätte bei 5,42 TJ (10^12 Joule) gelegen. Die „zweitplatzierte“ Route führt über den Col de Montgenèvre in die Poebene bei Susa und hätte 6,02 TJ erfordert. Die Route über den Col du Clapier belegte mit 6,28 TJ den dritten Platz, während die Überquerung des Col du Mont Cenis mit 6,45 TJ den höchsten Energieaufwand verursacht hätte.

Im Vergleich zur Traversette-Route hätten die Routen über den Col de Montgenèvre, den Col du Clapier und den Col du Mont Cenis für die Armee jeweils 11 %, 16 % oder 19 % mehr Energie erfordert.

Die Ergebnisse verdeutlichen zudem die enorme körperliche Belastung, die der Marsch durch die Alpen für die Armee bedeutete. Den Modellrechnungen zufolge hätten die Soldaten auf der Traversette-Route rund 19 % ihrer Körperfettreserven verloren, was die hohen Todeszahlen erklären könnte. Für die Kriegselefanten ergaben die Berechnungen hingegen einen Verlust von lediglich etwa 4 % ihrer Energiereserven. Dies könnte der Grund dafür sein, dass viele Elefanten die Alpenüberquerung überlebten.

Die Studie zeigt, wie interdisziplinäre Forschung neue Einblicke in historische Ereignisse liefern kann – durch die Verbindung antiker Quellen mit modernen Analysemethoden.

Co-Autor Dr. Emilio Berti vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig und der Friedrich-Schiller-Universität Jena sagt: „Die Frage nach Hannibals genauer Route wird seit Generationen diskutiert. Die neue Analyse beseitigt zwar nicht alle Unklarheiten, liefert aber zusätzliche Argumente für die Traversette-Route. Sie zeigt, dass diese Route den Anforderungen eines Marsches einer großen Armee mit Elefanten durch anspruchsvolles Gelände am besten entsprochen hätte.“

Bis heute ist unklar, warum Hannibal während der Punischen Kriege überhaupt Elefanten einsetzte. Möglicherweise sollten sie in den ersten Schlachten gegen die Römer einen taktischen Überraschungseffekt erzielen. Ebenso denkbar ist, dass Hannibal hoffte, mit ihnen die keltischen Stämme Norditaliens zu beeindrucken und sie als Verbündete zu gewinnen.

Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig – iDiv

Originalpublikation:

Berti, E. & Vollrath, F. (2026). Energy costs of Hannibal’s alpine crossing. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2612764123

Wissenschaftsrat: Kritisches Denken lässt sich nicht an eine KI delegieren

Tue, 07 Jul 2026 09:58:23 +0200

So könnte der Einsatz von KI die Fähigkeit zu selbstbestimmtem Denken beeinträchtigen, zu Kompetenzverlust und Fehlinformiertheit führen sowie den fachlichen und sozialen Austausch einschränken. Für die Hochschulbildung bedeutet die Einführung generativer KI mehr als nur technische und instrumentell-prozedurale Anpassungen, sie berührt den Kern akademischen Denkens und erfordert eine grundsätzliche Positionierung.

In seinen „Empfehlungen für die Hochschulbildung in Zeiten generativer KI“ plädiert der Wissenschaftsrat (WR) für „Intellektuelle Souveränität“ als Leitidee, die den Hochschulen und allen beteiligten Akteuren Orientierung bieten und für den Umgang mit generativer KI leitend sein soll. Gefordert sind Autonomie, kritische Reflexion und Widerstand gegen Vereinfachung.

„Wir müssen die unabhängige menschliche Urteilsfähigkeit in einer Welt erhalten, die immer mehr algorithmisch durchdrungenen ist. Kritisches Denken lässt sich nicht an eine KI delegieren,“ sagt der Vorsitzende des WR, Wolfgang Wick. „Generative KI in die Hochschulbildung zu integrieren wirft Grundsatzfragen auf und bringt neben technischen fachliche, soziale, ethische und ökologische Herausforderungen. Hierfür sind kluge Ansätze gefragt, wie beispielsweise KI-freie Räume als Bestandteil des Studiums.“

Der WR empfiehlt:

_KI-Kompetenzen bei Lehrenden und Studierenden aufzubauen, Fachwissen zu stärken und KI-freie Räume im Curriculum zu verankern, in denen anspruchsvolles eigenständiges Denken gepflegt und geübt werden kann;

_Prüfungsformate umzugestalten und eine Kultur des gegenseitigen Vertrauens zu fördern sowie die Motivation, sich mit schwierigen Aufgaben auch ohne KI-Unterstützung auseinanderzusetzen. Die ist wichtiger als kleinteilige Vorgaben zur KI-Nutzung zu entwickeln, die oft ohnehin kaum kontrollierbar sind. Dabei soll auch das Verhältnis zwischen Lehrenden und Studierenden neu definiert werden;

_Hochschulen als soziale Lernorte wiederzubeleben, indem beispielsweise die persönliche Betreuung intensiviert wird und mehr Möglichkeiten für den sozialen und fachlichen Austausch unter den Studierenden sowie mit dem Lehrpersonal geschaffen werden;

_die Lernwirksamkeit von KI-Anwendungen wissenschaftlich zu prüfen und zu begleiten sowie Förderformate für Begleitforschung zu entwickeln;

_souveräne und leistungsfähige, verbundförmige KI-Infrastrukturen für die Hochschulbildung zu entwickeln, rechtliche Orientierung und Planungssicherheit zu schaffen. Langfristige und verlässliche Konzepte für die Finanzierung und Nutzung von Strukturen – auch hochschul- und länderübergreifend – sind essenziell.

Die notwendige Transformation der Hochschulbildung ist ressourcenintensiv. Sie ist aber nicht optional. Gefordert sind alle Ebenen – von der Hochschulleitung über Lehrende bis zu Studierenden – ebenso wie die Länder und der Bund.

Wissenschaftsrat

Originalpublikation:

Intellektuelle Souveränität: Empfehlungen für die Hochschulbildung in Zeiten von generativer KI (Drs. 3319-26), Juli 2026, https://doi.org/10.57674/1evx-t906

Größeres Gehirn, kleineres Gesicht: Menschliche Evolution verlief anders als gedacht

Mon, 06 Jul 2026 12:37:49 +0200

Die Gattung Homo, deren einziger heute lebender Vertreter der moderne Mensch ist, entstand vor etwa 2,5 Millionen Jahren. „Mit wenigen Ausnahmen war die Evolution der verschiedenen Homo-Arten durch eine Zunahme der Gehirngröße sowie eine Abnahme von Größe und Robustheit von Gesicht und Kiefern gekennzeichnet“, erklärt Prof. Dr. Katerina Harvati vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment (SHEP) an der Universität Tübingen. „Gleichzeitig fanden bedeutende Verhaltensänderungen statt: Steinwerkzeuge wurden intensiver genutzt, Nahrung wurde zunehmend vielfältig beschafft und verarbeitet, Populationen breiteten sich über deutlich größere geografische Räume aus, und vermutlich entstanden komplexere soziale Strukturen.“

Seit Jahrzehnten gehen Forschende allgemein davon aus, dass diese Veränderungen das Ergebnis einer anhaltenden, gerichteten natürlichen Selektion waren – dass größere Gehirne begünstigt wurden, weil sie die kognitiven Fähigkeiten verbesserten, während kleinere Gesichter energetische Vorteile boten, da Werkzeuge zunehmend die Arbeit des Kauens übernahmen.
Professor Mark Hubbe von der University of Tennessee – Knoxville und Harvati untersuchten in ihrer neuen Studie, wie gut die morphologischen Veränderungen innerhalb der Gattung Homo zu verschiedenen Evolutionsmodellen passen – und stellten fest, dass die Daten eine andere Geschichte erzählen.

„Unsere Analysen bestätigen zwar die bekannten evolutionären Trends des Wachstums des Hirnschädels und der Reduktion des Gesichts, zeigen jedoch, dass die Unterschiede innerhalb unserer Gattung deutlich besser durch neutrale evolutionäre Prozesse und lange Phasen evolutionärer Stasis erklärt werden können“, erläutert Hubbe. Anders ausgedrückt: Die allmähliche Vergrößerung des Gehirns und Verkleinerung des Gesichts scheint nicht das Ergebnis eines stetigen, fortschreitenden Weges hin zur modernen menschlichen Form zu sein. Stattdessen spielten zufällige Veränderungen im Erbgut, stabilisierende Selektion sowie biologische und ökologische Einschränkungen vermutlich eine wesentlich größere Rolle als bislang angenommen.

Hubbe und Harvati analysierten die Daten dreidimensionaler Schädelmessungen von 87 Fossilien der Gattung Homo – von frühen Vertretern wie Homo habilis und Homo rudolfensis über Homo erectus und Homo heidelbergensis bis hin zu Neandertalern sowie frühen und heutigen Populationen von Homo sapiens. Der Datensatz umfasst den Großteil der gut erhaltenen Homininenfossilien aus den vergangenen zwei Millionen Jahren und macht die Untersuchung zu einer der umfassendsten Studien zu den evolutionären Veränderungen innerhalb unserer Gattung. „Wir haben diesen außergewöhnlichen Datensatz mithilfe statistischer Analysen mit sechs verschiedenen Evolutionsmodellen verglichen, um zu bewerten, welches Modell die beobachteten Veränderungen der Kopf- und Gesichtsmorphologie innerhalb der Gattung Homo am wahrscheinlichsten erklärt“, so Harvati. Zu den Modellen gehörten der bekannte Evolutionsprozess durch natürliche Selektion sowie andere gut erforschte Mechanismen, die in der Natur vorkommen – darunter neutrale Evolution, längere Phasen kaum wahrnehmbarer Veränderung und das „Modell des punktuierten Gleichgewichts“, also die Annahme, dass Arten über lange Zeiträume relativ stabil bleiben, bevor es in vergleichsweise kurzen Phasen zu schnellen evolutionären Veränderungen kommt.

Die Ergebnisse der Studie sprechen dafür, dass in der Entwicklung der Homo-Linie eine Mischung aus neutraler und begrenzter Evolution eine Rolle spielte. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten, wichtige Zeitabschnitte genauer zu untersuchen, in denen sich die Bedingungen offenbar verändert haben.

Größere Phasen der Gehirnvergrößerung – etwa bei Homo heidelbergensis sowie später bei Homo sapiens und Neandertalern – fallen wahrscheinlich in Zeiten, in denen diese evolutionären Einschränkungen vorübergehend weniger stark waren. Die Forschenden verweisen dabei auf eine Kombination möglicher Faktoren, darunter Entwicklungsbiologie, metabolische und energetische Bedingungen sowie – besonders wichtig – kulturelle Innovation. „Kultur wirkt in vielerlei Hinsicht wie ein Puffer: Sie ermöglicht es uns, neue Lebensräume zu nutzen und mehr Ressourcen zu erschließen. Dadurch wird der Druck auf bestimmte Körperstrukturen geringer, weil sie weniger stark an Umweltbedingungen angepasst sein müssen“, erklärt Hubbe und fährt fort: „Auf diese Weise können Phasen verstärkter technologischer und kultureller Innovation schnelle evolutionäre Veränderungen auslösen. Solche Veränderungen waren für die Evolution der Gattung Homo eindeutig von großer Bedeutung, da sie unseren Vorfahren ermöglichten, die ernährungsphysiologischen Anforderungen größerer Gehirne zu bewältigen und die Vorteile höherer kognitiver Fähigkeiten voll auszuschöpfen.“

Ähnliche Mechanismen könnten auch evolutionäre Veränderungen erklären, die moderne Menschen von früheren Homo-Arten unterscheiden, so das Forschungsteam. So scheint die Gesichtsmorphologie der Neandertaler über lange Zeiträume hinweg stärker eingeschränkt geblieben zu sein, während das Gesicht moderner Menschen deutlich kleiner ist als das anderer genetischer Linien. „Möglicherweise standen auch diese späteren Veränderungen mit besonders tiefgreifenden Verhaltensänderungen im Zusammenhang, die mit dem Auftreten unserer Art einhergingen“, ergänzt Harvati.

Die Studie liefert keinen Beleg dafür, dass natürliche Selektion für die menschliche Evolution unbedeutend gewesen sei – sie verschiebt jedoch den Fokus darauf, welche Fragen besonders produktiv sein könnten. „Unsere Ergebnisse verlagern den Schwerpunkt“, resümiert Harvati. „Statt zu fragen, warum sich Menschen kontinuierlich in Richtung größerer Gehirne und kleinerer Gesichter entwickelt haben, wäre es sinnvoller zu untersuchen, unter welchen Bedingungen sich menschliche Populationen von bestehenden Einschränkungen lösen und neue Merkmale entwickeln konnten. Dieser Ansatz könnte besonders geeignet sein, um die Evolution unserer Gattung besser zu verstehen.“

Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Originalpublikation:

Hubbe, M., Harvati, K. Evolutionary drivers of encephalization and facial reduction in the genus Homo. Nat Commun17, 5625 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-74739-w

Wie die Freiheit der Wissenschaften bedroht wird – und wie ihre Resilienz aktiv gestärkt werden kann

Mon, 06 Jul 2026 11:16:31 +0200

Die Freiheit und Unabhängigkeit der Wissenschaft muss auch in Deutschland gegen zunehmende Anfeindungen und Angriffe verteidigt werden. Dabei kommt dem Wissenschaftssystem selbst und allen darin Beteiligten eine zentrale Rolle zu. Gerade sie können und sollten sich aktiv für die Resilienz von Wissenschaft einsetzen – in Kenntnis ihrer eigenen Verwundbarkeiten, in entschiedener Nutzung ihrer gegebenen Handlungsmöglichkeiten und auch im Schulterschluss mit anderen Akteuren aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft.

Dies sind die zentralen Thesen eines Positionspapiers, das jetzt von einer Ad-hoc-Arbeitsgruppe des Senats der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) vorgelegt worden ist. Vor dem Hintergrund aktueller Ereignisse und Entwicklungen in zahlreichen Staaten und auch in Deutschland werden darin Gefährdungsszenarien für die Wissenschaftsfreiheit und Optionen für ihren Schutz und ihre Stärkung beschrieben.

Das Papier ist die zweite Veröffentlichung der aus Mitgliedern des DFG-Senats und -Präsidiums bestehenden Arbeitsgruppe unter der Leitung der Vizepräsident*innen Professorin Dr. Britta Siegmund und Professor Dr. Johannes Grave. Sie war im vergangenen Jahr eingesetzt worden, um auf verschiedenen Feldern Vorschläge zur Resilienz der Wissenschaft und des Wissenschaftssystems zu erarbeiten. In ihrer ersten Stellungnahme hatte sie im März „Empfehlungen zur Resilienz von Forschungsdateninfrastrukturen“ formuliert.

Das jetzige „Positionspapier zur Stärkung der Freiheit und Resilienz der Wissenschaften“ wurde in den vergangenen Monaten von der AG und im Austausch mit in- und ausländischen Expert*innen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft erarbeitet. Zuletzt war es Ende Juni auch auf der DFG-Jahresversammlung in den Gremien der größten Forschungsförderorganisation und zentralen Einrichtung für die Selbstverwaltung der Wissenschaft in Deutschland vorgestellt und diskutiert worden.

Vielfältige Gefährdung

In prägnanter Form beschreibt das Papier zunächst, auf welche Weise, von welchen Akteuren und mit welchen Absichten die Wissenschaftsfreiheit zunehmend unter Druck gesetzt wird. Angriffe auf einzelne Wissenschaftler*innen und deren Positionen sind hier ebenso denkbar oder bereits vielfach Realität wie solche auf bestimmte Wissenschaftsfelder und -institutionen. Andere Versuche wollen die Wissenschaften verächtlich machen oder ihnen bösartige Absichten unterstellen.

Noch darüber hinaus gehen Angriffe, die auf die Schwächung der öffentlichen Förderung von Wissenschaft abzielen, die Kontrolle über ein Wissenschaftssystem erlangen wollen oder im Zuge geopolitischer Krisen und Kriege nationale Wissenschaftssysteme in Gänze bedrohen.

Das Papier verweist hierbei jeweils auf Beispiele, etwa aus den USA und Ungarn sowie den Krieg in der Ukraine, nennt aber auch solche aus Deutschland wie die Anfeindungen von Virolog*innen während der Coronavirus-Pandemie oder das „Regierungsprogramm“ der AfD für die bevorstehenden Landtagswahlen in Sachsen-Anhalt.

Schwachstellen und Schutz

Begünstigt werden solche Angriffe dabei mitunter von potenziellen oder bereits realen Schwachstellen der Wissenschaft und des Wissenschaftssystems, befinden die Autor*innen im zweiten Teil des Papiers. So böten sich Gegner*innen zusätzliche Angriffspunkte, wenn etwa der Eindruck entstehe, die Wissenschaften selbst schränkten durch Selbstzensur oder Cancel-Culture die Wissenschaftsfreiheit ein. Auch der Eindruck mangelnder Qualitäts- und Selbstkontrolle mache die Wissenschaft verwundbar, ebenso der von Wissenschaft als selbstbezüglicher Elite oder als Wagenburg. Zur Selbstschwächung trügen ebenfalls Gutgläubigkeit und falsche Rationalitätserwartungen der Wissenschaft gegenüber ihren Gegner*innen bei, ebenso mangelnde interne Solidarität oder die irreführende Vorstellung, Wissenschaft sei apolitisch und könne sich schon deswegen nicht zur Wehr setzen.

Überdies benennt das Papier konkrete Schwachstellen des deutschen Wissenschaftssystems, so unter anderem individuelle Risiken, die durch Abhängigkeiten und unangemessen kurze Beschäftigungsverhältnisse entstehen können.

Trotz der vielfältigen Bedrohungen machen die Autor*innen im dritten Teil des Papiers eine Reihe von schützenden Faktoren aus. An erster Stelle sehen sie hier die im Grundgesetz als Grundrecht verankerte Freiheit von Forschung und Lehre. Wissenschaft in Deutschland sei zudem mit anderen Akteuren aus Wirtschaft und Gesellschaft eng verbunden und genieße auch in ihrer Bedeutung für die ökonomische und soziale Entwicklung hohes Vertrauen. Gegner der Wissenschaftsfreiheit müssten daher auch mit Widerstand von außerhalb der Wissenschaft rechnen.

Wo gehandelt werden kann – und sollte

Daran anknüpfend skizziert das Positionspapier zunächst eine Reihe von Handlungsoptionen zur präventiven Stärkung von Resilienz. Eine enge und vertrauensvolle Vernetzung unter den Akteuren der Wissenschaften und des Wissenschaftssystems selbst gehört genauso hierzu wie die Bildung von Allianzen mit der Wirtschaft und Akteuren der Zivilgesellschaft. Zur besseren Vorkehr solle auch die Forschung zu Programmen und Strategien der Gegner*innen der Wissenschaftsfreiheit sowie allgemein zum Verhältnis von Wissenschaft, Politik und Gesellschaft ausgebaut werden.

Darüber hinaus müssten die hohen Standards der wissenschaftlichen Selbstverwaltung und Selbstkontrolle kontinuierlich geschärft und gesichert werden. Vonnöten sei ferner eine kritische Selbstreflexion der Wissenschaft, die nicht zuletzt die Unterschiede zu anderen Erkenntnisformen sowie zwischen wissenschaftlichen Positionen und allgemeinen Meinungen markiere, und eine authentische Wissenschaftskommunikation, die statt reiner Erfolgsmeldungen auch die Vorläufigkeit des Wissens sowie Erkenntnislücken und Fehlschläge thematisiere. Auf institutioneller Ebene plädieren die Autor*innen dafür, Verfahren, Satzungen und Entscheidungswege noch stärker gegen Missbrauch zu schützen, und nennen hier die Einstimmigkeitsregelungen als Beispiel. Auch in Sachen Forschungssicherheit und Forschungsinfrastrukturen sei präventiv zu handeln.

So wie das gesamte Papier richten sich auch diese Handlungsoptionen zunächst an das Wissenschaftssystem selbst und die darin Beteiligten. Die Autor*innen weisen jedoch jeweils auf mögliche weitere Akteure hin, mit denen gemeinsam sich die Freiheit der Wissenschaft schützen und ihre Resilienz stärken ließe. Dazu gehörten auch die Politik mit den für Wissenschaft zuständigen Ministerien im Bund und in den Ländern und die einschlägigen Bund-Länder-Gremien. Diese seien besonders dort gefragt, wo es um den Abbau individueller Unsicherheiten und Risiken für Wissenschaftler*innen und um den Schutz vor politischer Einwirkung mittels finanzieller Eingriffe gehe.

Im Falle konkreter Angriffe sollten die Wissenschaften und ihre Akteure nach Ansicht der Arbeitsgruppe gegebenenfalls auch Formen des öffentlichen Protests ergreifen. Darüber hinaus seien praktische Solidarität und Unterstützung gefragt, sowohl auf individueller Ebene als auch institutionell, etwa in Form einer „kollektiven Beistandspflicht“. Die grundgesetzliche Verankerung der Wissenschaftsfreiheit mache schließlich auch juristische Gegenwehr zu einer möglichen wirksamen Antwort.

DFG

Das „Positionspapier zur Stärkung der Freiheit und Resilienz der Wissenschaften“ in vollem Wortlaut: https://zenodo.org/records/20830205

Neuer Standort für internationale Bio-Forschungsdatenbank in Frankfurt

Mon, 06 Jul 2026 10:19:11 +0200

Seit 1995 sammeln Forschende auf der ganzen Welt NMR-Daten von Biomolekülen – Proteinen, RNA und DNA – in der Biological Magnetic Resonance Data Bank BMRB in den USA. Diese Daten geben Auskunft über die atomgenaue, dreidimensionale Struktur der Biomoleküle und ihre Wechselwirkungen mit weiteren Molekülen. Sie zeigen also zum Beispiel, wie RNA an ein bestimmtes Protein binden kann. Neben grundlagenwissenschaftlichen Forschungsfragen, häufig zu Funktionsweisen und Bewegungsvorgängen von Proteinen, ermitteln Forschende NMR-Strukturdaten, um zum Beispiel die Bindung medizinischer Wirkstoffe an die Biomoleküle zu untersuchen und vorauszusagen. Die BMRB umfasst heute rund 15600 Einträge für Proteine und Peptide und Hunderte Einträge für RNA und DNA. Für rund 8500 dieser Einträge sind die korrespondierenden 3D-Strukturen der Biomoleküle hinterlegt.

Seit vielen Jahren stammt ein immer größerer Anteil dieser NMR-Daten aus asiatischen und europäischen Ländern. Daher wurde 2021 die Biological Magnetic Resonance Data Bank Japan (BMRBj) ins Leben gerufen, und jetzt soll die europäische BMRBe die Erfassung und Speicherung der Daten unterstützen. Mit finanzieller Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft baut jetzt das Biomagnetische Resonanzzentrum (BMRZ) der Goethe-Universität unterstützt vom Center for Scientific Computing diese Datenbank auf.

Projektleiter Prof. Harald Schwalbe, BMRZ-Vorstandsmitglied und Direktor des europäischen Netzwerks strukturbiologischer Forschungsinfrastruktur (Instruct-ERIC), erklärt: „Wir entwickeln eine Software, mit denen die NMR-Daten vom Experiment an einem NMR-Spektrometer irgendwo in Europa direkt in die Datenbank übertragen werden können und die uns bei der Überprüfung der Daten etwa auf Datenfehler unterstützen wird.“

Dabei sind die Datenmengen, die bei NMR-Experimenten anfallen, vergleichsweise gering: Die US-amerikanische BMRB verzeichnet einen jährlichen Datenzuwachs von lediglich einem Terabyte – eine Datenmenge, die sich auf einem handelsüblichen PCs speichern lässt.

Die europäische BMRBe soll künftig allerdings nicht nur dieselben Daten enthalten wie ihre US-amerikanische Schwester, sondern auch zusätzliche Informationen enthalten, wie Schwalbe erklärt: „Wir werden über die Strukturdaten hinaus auch die Reaktivität der Biomoleküle erfassen, also ob zum Beispiel ein Protein A besser von einer Substanz B oder C inhibiert wird.“ Dies spiele für die Arzneimittelforschung eine wichtige Rolle, so der Strukturbiologe: „KI-Anwendungen spielen in der medizinischen Wirkstoffentwicklung oder auch in der Analyse von Stoffwechselprodukten – den Metabolomics – eine immer größere Rolle, und die BMRBe stellt eine Datenbank sehr sorgfältig kuratierter Daten her, um solche KIs entwickeln und trainieren zu können.“

Goethe-Universität Frankfurt

https://instruct-eric.org/

Neue Datenbank zur Kohlenstoffbilanzierung in tropischen Wäldern

Mon, 06 Jul 2026 10:09:36 +0200

Tropische Feuchtwälder umfassen 70 Prozent der globalen lebenden Biomasse. Abholzung und Degradation, also die partielle Schädigung von Baumbeständen, sowie die anschließende Regeneration der Wälder spielen daher für den globalen Kohlenstoffkreislauf eine herausragende Rolle. Während die Effekte großflächiger tropischer Entwaldung gut verstanden sind, sind die Auswirkungen von Walddegradation bislang höchst ungewiss geblieben. Eine groß angelegte internationale Studie unter Leitung von Dr. Viola Heinrich vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam (Deutschland) und Dr. Amelia Holcomb von der University of Cambridge im Vereinigten Königreich fasst nun Daten aus 146 Studien zu tropischen Feuchtwäldern seit 1988 zusammen und bietet eine der bislang umfassendsten Bewertungen der Kohlenstoffdynamik nach Waldstörungen und -regeneration. Die Forschenden zeigen und quantifizieren u.a., dass auch Walddegradation zu erheblichen Kohlenstoffverlusten in der oberirdischen Biomasse führt. Allerdings binden Wälder, die einen Teil ihrer strukturellen Integrität bewahren, Kohlenstoff wesentlich schneller wieder als Flächen, die durch Abholzung vollständig gerodet wurden. Die Studie wurde im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht. Die in ihrem Rahmen zusammengestellte Datenbank und die quantitative Metaanalyse werden dazu beitragen, die Modellierung von Waldkohlenstoff, nationale Treibhausgasinventare und die Berichterstattung an die Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) zu verbessern.

Bedeutung tropischer Feuchtwälder für den globalen Kohlenstoffkreislauf

Tropische Feuchtwälder spielen für den globalen Kohlenstoffkreislauf eine herausragende Rolle. Sie umfassen etwa 70 Prozent der weltweiten lebenden Biomasse und machten in der Vergangenheit etwa ein Drittel der globalen terrestrischen Kohlenstoffsenke aus. Entwaldung und Walddegradation, also die partielle Schädigung von Wald etwa durch selektiven Holzeinschlag, Waldbrände im Unterholz, Windbruch oder Dürre, verringern das Potenzial der Wälder als Kohlenstoffsenke und führen gleichzeitig zu Kohlenstoffemissionen, weil bei Verbrennung oder Verrottung toter Biomasse CO2 freigesetzt wird.

„Eine genaue und einheitliche Bilanzierung der Kohlenstoffverluste und -gewinne ist für nationale und internationale Berichte wie den National Greenhouse Gas Inventories (NGHGI), Forest Reference Emissions Levels (FREL) und auch im Rahmen von IPCC von großer Bedeutung“, erläutert Dr. Viola Heinrich, Wissenschaftlerin in der Sektion 1.4 „Fernerkundung und Geoinformatik“ am GFZ und Co-Erstautorin der neuen Studie.

Während Kohlenstoffverluste im Zusammenhang mit großflächiger tropischer Entwaldung im Allgemeinen gut dokumentiert und quantifiziert sind, gelang dies im Zusammenhang mit Degradation bislang nur schwer. So werden Kohlenstoffgewinne aus der Waldregeneration derzeit in Kohlenstoffkreislaufmodellen und nationalen Berichten mit uneinheitlicher Detailgenauigkeit dargestellt. Auch Kohlenstoffverluste durch Walddegradation werden entweder uneinheitlich gemeldet oder ganz weggelassen.

„Fortschritte in der satellitengestützten Fernerkundung seit ca. 2015 ermöglichen in Kombination mit Daten aus Feldparzellen und Luftbildaufnahmen zunehmend eine Unterscheidung zwischen Entwaldung und Degradation und den damit verbundenen Kohlenstoffverlusten und -gewinnen“, erläutert Viola Heinrich.

Neue, groß angelegte Metaanalyse fasst Daten aus 146 Studien zusammen

Um die klimatische Rolle der tropischen Wälder besser zu verstehen und die Darstellung von Walddegradation und -regeneration in der Kohlenstoffbilanzierung und Klimaberichterstattung zu verbessern, wurde nun im Rahmen der in Science Advances veröffentlichten Studie eine harmonisierte Datenbank und eine Synthese entwickelt. Unter der Leitung von Dr. Viola Heinrich vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam (Deutschland), und Dr. Amelia Holcomb, damals University of Cambridge im Vereinigten Königreich, jetzt University of Maryland (USA), arbeitete ein internationales Konsortium von 41 Autor:innen aus 34 Institutionen zusammen.

Das Forschungsteam fasste Daten aus 146 Studien zu tropischen Feuchtwäldern seit 1990 zusammen und bietet damit eine der bislang umfassendsten und differenziertesten Bewertungen der Kohlenstoffdynamik nach Waldstörungen und -regeneration – sowohl vom Menschen verursacht als auch mit natürlichen Ursachen.

Ergebnisse I: Brände, Holzeinschlag und Fragmentierung verursachen erhebliche Kohlenstoffverluste

Die neue Metaanalyse zeigt, dass die unmittelbaren Verluste an oberirdischem Kohlenstoff nach vom Menschen verursachten Störungen erheblich sein können, und sie identifiziert und quantifiziert die wichtigsten Faktoren:

• Waldbrände verursachten durchschnittliche Kohlenstoffverluste von 49 %
• Selektiver Holzeinschlag führte zu durchschnittlichen Kohlenstoffverluste von 34 %
• Waldrandeffekte führten zu durchschnittlichen Kohlenstoffverlusten von 31 %
• Intensivere und häufigere Störungen erhöhen den Kohlenstoffverlust deutlich

„Unsere Synthese unterstreicht, dass Degradations- und Regenerationsprozesse in der Kohlenstoffberichterstattung und -modellierung umfassender berücksichtigt werden müssen“, resümiert Viola Heinrich.

Ergebnisse II: Degradierte Wälder erholen sich schneller als vollständig gerodete Flächen

Die Analyse deckte zudem wichtige Unterschiede bei den Regenerationswegen der Wälder auf.

Nach 20 Jahren Regeneration hatte sich in vormals degradierten Wäldern deutlich mehr oberirdischer Kohlenstoff angesammelt als in Wäldern, die sich nach vollständiger Abholzung regenerierten. Die Kohlenstoffvorräte in sich erholenden degradierten Wäldern erreichten mit 41–117 % höhere Werte als in Sekundärwäldern nach vollständiger Rodung mit 1–74 %.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Erhaltung der Waldstruktur, der Böden, der Samenquellen und der ökologischen Vernetzung die Fähigkeit tropischer Wälder, Kohlenstoff zu binden, erheblich verbessert.

„Walddegradation verläuft auf einem Kontinuum, und ein degradierter Wald ist kein verlorener Wald – jede Maßnahme, die wir ergreifen können, um die Intensität und Häufigkeit von Störungen zu verringern, trägt dazu bei, die strukturelle Integrität zu erhalten, die diese Ökosysteme benötigen, um sich zu erholen“, schlussfolgert Dr. Amelia Holcomb, Mitautorin von der University of Cambridge, Großbritannien, die nun an der University of Maryland, USA, tätig ist.

Bedeutung der Studie für die Verbesserung der Kohlenstoffbilanzierung und Klimapolitik

Die Autor:innen betonen, dass die zusammengestellte Datenbank und die quantifizierende Metaanalyse dazu beitragen werden, die Modellierung von Waldkohlenstoff zu verbessern und sowohl die gesamte klimatische Rolle tropischer Wälder besser zu verstehen als auch nationale Treibhausgasinventare und die Berichterstattung an die Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) zu vereinheitlichen und zu präzisieren.

Marieke Sandker von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO), die nicht an der Studie beteiligt war, meint: „Die Werte aus dieser Studie lassen sich mit den Schätzungen des Kohlenstoffhaushalts aus den nationalen Waldinventaren der einzelnen Länder kombinieren, um Emissionsfaktoren für Waldschäden zu ermitteln und damit eine häufige Lücke in der Berichterstattung zu schließen. Dies trägt nicht nur zu einem besseren Verständnis der Kohlenstoffflüsse bei, sondern eröffnet möglicherweise auch den Zugang zu Klimafinanzierungen.“

Erste Länder bekunden bereits Interesse daran, die Ergebnisse und die zugrunde liegende Datenbank auf die Referenzemissionswerte für Wälder (FRELs) und andere nationale Berichtsrahmen anzuwenden. Nigeria hat sie bereits genutzt, um die Emissionen aus Walddegradation in seinem FREL-Beitrag für 2026 zu schätzen.

Die Synthese erscheint zu einem entscheidenden Zeitpunkt, da Regierungen genauere Schätzungen der Emissionen und des Kohlenstoffabbaus aus Wäldern anstreben, um Klimaschutzziele, die Umsetzung des UN-Waldschutzkonzeptes REDD+ und den Erhalt der biologischen Vielfalt zu unterstützen.

„Erhebliche Kohlenstoffverluste und -gewinne durch Degradation und Regeneration sind nun besser charakterisiert“, sagt Mitautor Prof. Luiz Aragão vom Nationalen Institut für Weltraumforschung (INPE) in Brasilien. „Diese Evidenzbasis kann politische Maßnahmen zur Eindämmung der Walddegradation und zur Förderung der Regeneration als Teil globaler Klimaschutzbemühungen unterstützen.“

Eine globale wissenschaftliche Zusammenarbeit

Die Studie ist das Ergebnis einer groß angelegten internationalen wissenschaftlichen Zusammenarbeit, an der Forschende aus tropischen Waldregionen und Forschungseinrichtungen in aller Welt beteiligt waren. Sie wurde im März 2024 initiiert, im Rahmen Workshops „Quantifying Regrowth and Recovery from Deforestation and Degradation“ (R2D2), der von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und dem World Resources Institute (WRI) finanziert und durch das GFOI-F&E-Programm unterstützt wurde, dessen Ziel es ist, die wissenschaftliche Grundlage für die Waldüberwachung und Kohlenstoffabschätzung der Länder zu verbessern.

GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung

Originalpublikation:

V. Heinrich, A. Holcomb et al., A meta-analysis of carbon losses and gains from tropical moist forest degradation and regeneration. Science Advances (2026), DOI: 10.1126/sciadv.adz1923

Schlüsselprotein βKNL2 steuert korrekte Chromosomenverteilung bei Arabidopsis thaliana

Fri, 03 Jul 2026 11:53:55 +0200

Damit aus einer einzelnen Zelle neue Blätter, Wurzeln, Blüten oder auch Samen entstehen können, muss das Erbgut bei jeder Zellteilung exakt auf die Tochterzellen verteilt werden. Bereits kleinste Fehler können dazu führen, dass wichtige Informationen verloren gehen oder die Chromosomen falsch verteilt werden. Eine Schlüsselrolle in diesem Prozess spielt das sogenannte Kinetochor. Dabei handelt es sich um einen zentralen Proteinkomplex, der sich am Zentromer des Chromosoms bildet. Das Zentromer ist der Bereich, an dem bei der Zellteilung die Zugfasern ansetzen, um eine korrekte Verteilung auf die Tochterzellen zu gewährleisten.

Während der Zellteilung ziehen feine Eiweißfasern, die sogenannten Spindelfasern, die Chromosomen auseinander und verteilen sie auf die Tochterzellen. Der Kinetochor verbindet das Chromosom mit den Spindelfasern und sorgt dafür, dass die genetische Information vollständig und sicher an den richtigen Ort gelangt. Die große Schwierigkeit besteht aber vorab darin, dass die Zelle genau erkennen muss, an welcher Stelle das Kinetochor aufgebaut werden soll.

Um diesen Mechanismus besser zu verstehen, kombinierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene moderne Methoden der Molekularbiologie. Sie veränderten einzelne Bereiche des Proteins βKNL2 und beobachteten, wie sich diese Veränderungen auf die Position des Proteins innerhalb der Zelle auswirkten. Mit fluoreszierenden Markierungen konnten sie unter dem Mikroskop sichtbar machen, ob das Protein βKNL2 weiterhin seinen Weg zum Zentromer fand oder sich an falschen Stellen der Zelle ansammelte.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass βKNL2 nicht zufällig am Zentromer auftritt.“ Das Protein besitzt spezialisierte Bereiche, die es genau an den Ort führen, an dem der Kinetochor aufgebaut werden muss“, erklärte Ramakrishna Yadala, Erstautor der Studie vom IPK Leibniz-Institut.

Das Forschungsteam entdeckte, dass zwei Bereiche von βKNL2 besonders wichtig sind, damit das Protein seinen Zielort erreicht: die sogenannte SANTA-Domäne sowie einige Abschnitte am C-Terminus des Proteins, dem Ende der Proteinkette. Eine Domäne ist ein Bereich eines Proteins, der eine bestimmte Aufgabe erfüllt. So hilft die SANTA-Domäne βKNL2, die richtige Stelle in der Zelle zu finden. Wurden diese Bereiche entfernt oder verändert, konnte βKNL2 das Zentromer nicht mehr zuverlässig erreichen.

Doch nicht nur das: „Wir konnten auch zeigen, dass βKNL2 nicht allein arbeitet. Es erkennt die DNA des Zentromers und bildet Verbindungen zu anderen molekularen Partnern. Erst dieses Zusammenspiel ermöglicht den Aufbau der Strukturen, die später für eine fehlerfreie Chromosomenverteilung notwendig sind“, erklärte Ramakrishna Yadala. Insbesondere ein Abschnitt am Ende von βKNL2, das sogenannte Motiv III, spielt eine wichtige Rolle bei der Bindung an die DNA. Das eng verwandte Protein αKNL2 wiederum hilft bei der korrekten Positionierung von βKNL2 und bildet gemeinsam mit ihm einen funktionellen Komplex.

Mithilfe von KI-Tools konnte das IPK-Forschungsteam zudem die räumliche Anordnung der beteiligten Proteine modellieren und so deren Zusammenhänge besser verstehen. Die Analysen zeigten, dass βKNL2 nicht nur mit αKNL2 interagiert, sondern sich auch mit einer zweiten βKNL2-Einheit zu einem Verbund zusammenschließen kann.

„Unsere Arbeit liefert letztlich ein neues Bild davon, wie sich die Bausteine des Kinetochors organisieren“, sagt Dr. Inna Lermontova, Leiterin der Arbeitsgruppe „Kinetochor-Biologie“ am IPK. „βKNL2 wirkt also nicht nur als Wegweiser zum Zentromer, sondern auch als aktiver Bestandteil eines molekularen Gerüsts, das den Aufbau dieser lebenswichtigen Struktur unterstützt.“

IPK Leibniz-Institut

Originalpublikation:

Yadala et al. (2026): Structural Basis of βKNL2 Centromeric Targeting Mechanism and Its Role in Plant-Specific Kinetochore Assembly. Nucleic Acids Research. DOI: 10.1093/nar/gkag605, https://doi.org/10.1093/nar/gkag605

Programmierbare molekulare Maschinen rücken näher: Robuster elektrischer DNA-Schalter entwickelt

Fri, 03 Jul 2026 11:35:20 +0200

Der Schalter besteht aus DNA-Origami, also aus DNA-Fäden, die sich gezielt zu winzigen Bauteilen falten lassen. Das Team entwickelte daraus einen DNA-Schalter mit zwei stabilen Stellungen. Ein kurzer elektrischer Impuls genügt, um die Struktur innerhalb von Millisekunden von einer Stellung in die andere zu bringen. Danach bleibt sie ohne weitere Energiezufuhr in ihrer neuen Position.

Das ist ein wichtiger Schritt für die Entwicklung molekularer Maschinen. Denn solche Systeme müssen sich nicht nur gezielt schalten lassen, sondern auch dauerhaft zuverlässig arbeiten. Genau das zeigt der neue Schalter: In den Messungen blieben einzelne Bauteile über Stunden stabil, erreichten mehr als 200.000 Schaltzyklen und zeigten in einem weiteren Versuchsaufbau auch nach rund einer Million Ansteuerungen noch robustes Schaltverhalten.

Zwei mögliche Anwendungen schon erfolgreich getestet

„Mit unserem Design konnten wir zeigen, dass sich ein DNA-basierter Schalter nicht nur schnell und präzise ansteuern lässt, sondern auch ungewöhnlich ausdauernd ist“, sagt Prof. Friedrich Simmel, Professor für Physik synthetischer Biosysteme an der TUM School of Natural Sciences. „Damit wird es realistischer, DNA-basierte Bauteile künftig als funktionale Elemente molekularer Maschinen einzusetzen.“

Zwei Anwendungen konnte das Forschungsteam bereits durchtesten. In einem Versuchsaufbau koppelte es den Schalter an Goldnanostäbchen. So ließ sich ein optisches Signal je nach Stellung des Schalters an- und abschalten. In einem zweiten Experiment nutzte das Team den Schalter, um eine Bindestelle für andere DNA-Stränge abwechselnd freizugeben oder abzudecken. Dadurch ließ sich die Geschwindigkeit dieses Bindungsprozesses steuern. Die Arbeit zeigt damit nicht nur ein einzelnes neues Nanobauteil. Sie liefert auch eine Grundlage, um Ausdauer, Verschleiß und mögliche Fehler von molekularen Schaltern systematisch zu untersuchen. Erstautor Florian Rothfischer sagte: „In Zukunft könnten solche elektrisch steuerbaren DNA-Systeme unter anderem für molekulare Informationsverarbeitung, bei optischen Nanobauteilen und bei der gezielten Steuerung chemischer Reaktionen interessant werden.“

Die Experimente wurden unter kontrollierten Laborbedingungen und in speziellen Messaufbauten durchgeführt. Die Ergebnisse belegen, dass das Konzept unter diesen Bedingungen zuverlässig funktioniert. Bis zu möglichen technischen Anwendungen außerhalb solcher Laborumgebungen sind jedoch weitere Entwicklungsschritte nötig.

Technische Universität München

Originalpublikation:

Rothscher et al: A high-endurance DNA origami snap-through switch for functional nanoscale control. Science Robotics, 24. Juni 2026. DOI: 10.1126/scirobotics.aec7796

Jagdverhalten prägt die Evolution der Spinnenaugen

Fri, 03 Jul 2026 10:40:09 +0200

Wie Tiere ihre Umwelt wahrnehmen, beeinflusst maßgeblich, wie sie Nahrung finden, Gefahren erkennen und sich orientieren. Bei Wirbeltieren mit zwei Augen verrät die Stellung der Augen häufig die Lebensweise: Räuber wie Löwen besitzen nach vorn gerichtete Augen für präzises räumliches Sehen, während Beutetiere wie Hirsche seitlich angeordnete Augen haben, die ein breites Sichtfeld ermöglichen. Doch wie funktioniert dieses Prinzip bei Spinnen, die meist über acht Augen in unterschiedlichsten Anordnungen verfügen?

Dieser Frage ist ein internationales Forschungsteam in einer neuen Studie nachgegangen. Anhand von 52 Spinnenarten untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mithilfe hochauflösender Röntgen-Computertomographie, geometrischer Morphometrie und evolutionsbiologischer Modellierungen, wie sich Position, Ausrichtung und Blickwinkel der Spinnenaugen im Verlauf der Evolution verändert haben.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Augenanordnungen der Spinnen im Laufe der Evolution stark diversifiziert haben. Während ursprüngliche Spinnenlinien, wie etwa Falltürspinnen, noch eine zentrale Anordnung der Augen besitzen, entwickelten Radnetzspinnen eine ringförmige Verteilung. Mehrere evolutionär jüngere Gruppen weisen hingegen eine auffällige Konzentration mehrerer Augenpaare im vorderen Bereich des Vorderkörpers auf.

Besonders ausgeprägt ist diese Entwicklung bei visuell jagenden Spinnen. Die Studie zeigt, dass ihre Augenanordnungen die größte morphologische Vielfalt sowie die höchsten Evolutionsraten aufweisen. Unabhängig voneinander entwickelten verschiedene Linien eine ähnliche Konfiguration, bei der mehrere Augenpaare nach vorne ausgerichtet sind. Dadurch können mehrere Augen denselben Bereich des Sichtfeldes gleichzeitig erfassen und ihre Informationen kombinieren. Dies verbessert vermutlich die Bewegungswahrnehmung, ermöglicht hochauflösendes Sehen und erleichtert die Einschätzung von Entfernungen. Der vordere Bereich des Spinnenkörpers wird damit zu einem vielseitigen visuellen Zentrum, in dem verschiedene Augen unterschiedliche Aufgaben übernehmen und dennoch gemeinsam dasselbe Ziel verfolgen.

Darüber hinaus zeigt die Studie, dass das visuelle System der Spinnen modular aufgebaut ist. Position und Ausrichtung einzelner Augenpaare können sich weitgehend unabhängig voneinander entwickeln. Das Sehsystem bildet somit keine starre Einheit, sondern eine flexible Struktur, die im Verlauf der Evolution unterschiedlich angepasst werden kann. Diese Modularität hat es Spinnen ermöglicht, ihre visuellen Fähigkeiten optimal an verschiedene Jagdstrategien und ökologische Lebensräume anzupassen.

„Spinnen sind ein außergewöhnliches Modellsystem, um zu verstehen, wie sich Sehen im Laufe der Evolution entwickelt“, erklärt Erstautor Atal Pande. „Im Gegensatz zu Tieren mit nur zwei Augen verfügen Spinnen über mehrere visuelle Module, die sich teilweise unabhängig voneinander verändern können. Dadurch eröffnet die Evolution deutlich mehr Möglichkeiten, das visuelle System anzupassen – und erklärt die bemerkenswerte Vielfalt der Augenanordnungen bei Spinnen.“

Die Studie liefert neue Erkenntnisse darüber, wie natürliche Selektion komplexe Sinnessysteme an ökologische Anforderungen anpasst. Gleichzeitig könnten die Ergebnisse langfristig auch Impulse für die Entwicklung neuartiger visueller Sensorsysteme in der Robotik und bei autonomen Technologien liefern.

Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung

Originalpublikation:

Pande A, Rose L, England S etal.: Hunting ecology predicts eye arrangements in the modular visual system of spiders, Current Biology, 2026, DOI: 10.1016/j.cub.2026.06.019