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Besser gerüstet gegen Lichtstress

Fri, 08 May 2026 11:37:25 +0200

Im Zuge einer jetzt im Fachmagazin Nature Communications veröffentlichten Studie setzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Synechocystis durch schwankende Lichtintensitäten unter Stress. „Solche Bedingungen, bei denen sich im Abstand von einer bis mehreren Minuten hohe und niedrige Lichtintensitäten abwechseln, stören die Photosynthese und beschädigen die Photosysteme“, erläutert Leister, Inhaber des Lehrstuhls für Molekularbiologie der Pflanzen an der Fakultät für Biologie in Martinsried. Um herauszufinden, wie sich die Blaualge an diese ungünstigen Lichtverhältnisse anpassen kann, stellte er mit seinem Team im Labor eine Art beschleunigte Evolution nach.

Dabei entwickelten sich Synechocystis-Stämme, die mit schwankenden Lichtintensitäten zurechtkommen, bis hin zu normalerweise tödlichen Bedingungen. Die genetische Analyse dieser entsprechend angepassten Stämme enthüllte Mutationen, die die Aktivität und die relative Menge von für die Photosynthese wichtigen Biomolekülen beeinflussen. Dazu gehören die Protein-Pigment-Komplexe Photosystem I und II sowie die lichtsammelnden Antennenkomplexe. Durch diese evolutiven Anpassungen wird Synechocystis robuster gegenüber extremen Wechseln der Lichtbedingungen.

Solchen unsteten Umwelteinflüssen sind auch Nutzpflanzen ausgesetzt, denn das Lichtangebot schwankt beim Anbau unter freiem Himmel durch Wolken oder Schatten und das verlangt ständige Anpassung. „Die Photosynthese funktioniert am effizientesten bei eher niedriger Lichtintensität, während sie bei hoher Lichtintensität gedrosselt wird. Wenn sich die Lichtverhältnisse zu häufig ändern, können die Regelmechanismen nicht schnell genug reagieren, was die Effizienz verringert und damit den Ertrag mindert“, erklärt Dario Leister.

Seine Forschungsergebnisse an Synechocystis könnten in Zukunft dabei helfen, Nutzpflanzen genetisch besser an solche schwankenden Lichtintensitäten anzupassen. „Der nächste Schritt besteht darin, den Ansatz aus unserer aktuellen Studie auf eukaryotische Algen zu übertragen, da diese deutlich näher mit Kulturpflanzen verwandt sind.“ Schritt für Schritt möchte sich der Biologe auf diese Weise vorarbeiten, von Veränderungen an relativ einfach strukturierten einzelligen Mikroalgen hin zu solchen an Pflanzen.

Die aktuelle Studie ist Teil des mit einem ERC Synergy Grant der Europäischen Union geförderten Projekts „PhotoRedesign: Redesigning the Photosynthetic Light Reactions“. Im Zuge dieses Forschungsvorhabens beschäftigen sich LMU-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler mit neuen Ansätzen zur Verbesserung der pflanzlichen Photosynthese, wobei Einzeller wie Synechocystis aufgrund ihrer kurzen Generationszeit und guten genetischen Manipulierbarkeit als Modellorganismen dienen.

Letztendlich sollen Pflanzen entstehen, die ein breiteres Spektrum an Lichtwellenlängen nutzen können. „Dafür ist es sinnvoll, diese optimierten Organismen gleichzeitig robuster zu machen, sodass sie die zusätzliche Lichtenergie besser verkraften“, so Leister. Die aktuelle Studie liefere neue mögliche Ansatzpunkte für Eingriffe in den komplexen Photosyntheseapparat von Nutzpflanzen: „Unsere verbesserten Synechocystis-Linien enthalten Punktmutationen, die sich mithilfe von Gene Editing auch in verwandte Arten übertragen lassen. Aufgrund neuer Gesetzesinitiativen der EU gelten voraussichtlich solche Veränderungen zukünftig nicht mehr als transgen. Dieser Ansatz entspricht zudem eher natürlichen Prozessen im Gegensatz zur reinen Überexpression einzelner Gene, wie sie von anderen Forschern häufig genutzt wird.“

Ludwig-Maximilians-Universität München

Originalpublikation:

Figueroa-Gonzalez, T., Chen, W., Abdel-Salam, E.M. et al. Improving tolerance to fluctuating light through adaptive laboratory evolution in the cyanobacterium Synechocystis. Nat Commun 17, 4025 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72689-x

Gezielter „Ausschalter“ in der Eizelle macht die Züchtung schneller

Fri, 08 May 2026 11:18:28 +0200

Schnellere Züchtung hilft, klimaangepasste, ertragreiche und robuste Sorten schneller auf die Felder zu bringen - etwa mit besserer Toleranz gegen Trockenheit oder Hitze. Das erhöht die Ertragssicherheit und senkt den Einsatz von Ressourcen. Ein wichtiges Instrument für die Züchtung sind Haploide, also Pflanzen, die nur einen einfachen Chromosomensatz besitzen. Aus Haploiden lassen sich durch Verdopplung ihrer Chromosomen („Doppelhaploide“) sehr schnell vollständig reinerbig Linien gewinnen, was die Entwicklung neuer Sorten beschleunigt.

Wenn in der Eizelle einer Pflanze ein bestimmtes Zentromer Protein (CENH3) gezielt abgebaut wird, entstehen sehr häufig väterliche haploide Nachkommen. Das Forschungsteam unter Führung des IPK Leibniz-Institutes erzielte in Experimenten mit der Modellpflanze Arabidopsis thaliana einen Anteil von bis zu 57 Prozent haploiden Nachkommen. „Wenn wir CENH3 in der Eizelle gezielt entfernen, entstehen sehr effizient väterliche Haploide. Es ist fast so, als hätten wir der mütterlichen Chromosomen-Seite einfach den Stecker gezogen“, erläutert Dr. Saravanakumar Somasundaram, der Erstautor der Studie. Das angewandte Verfahren ist modular aufgebaut, nutzt pflanzeneigene Mechanismen und lässt sich grundsätzlich auch auf Kulturpflanzen übertragen.

Die Wissenschaftler haben CENH3 zunächst mit einem kleinen Etikett („Tag“) versehen und damit für den enzymatischen Abbau markiert. Die zelluläre „Müllabfuhr“ holt dank dieser Markierung CENH3 ab, bevor es zur Befruchtung kommt. Im Ergebnis fehlt CENH3 in der Eizelle, bleibt aber im Pollen erhalten. „Der spezifische Eizell Promotor sorgt dafür, dass die Elimination den Embryo betrifft, jedoch nicht das Nährgewebe. Das erhält die Keimfähigkeit haploider Samen“, sagt Dr. Saravanakumar Somasundaram.

„Im Kern geht es darum, CENH3 in der Eizelle „auszuknipsen“, die Pflanze mit normalem Pollen zu bestäuben und haploide Samen zu produzieren“, sagt Prof. Dr. Andreas Houben, Leiter der Arbeitsgruppe „Chromosomenstruktur und -funktion“. „Unsere Methode erzeugt nach der Kreuzung nichttransgene Haploide und beschleunigt damit die Gewinnung von Reinzuchtlinien. Das spart Zuchtzeit. Es verkürzt den Prozess von mehreren Jahren auf eine Saison.“

Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung

Originalpublikation:

Somasundaram et al. (2026): Targeted CENH3 protein depletion in egg cells enables highly efficient haploid induction. Plant Communications. DOI: 10.1016/j.xplc.2026.101837, https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101837

Wenn Nervenzellen sich neu verknüpfen: Ansatz zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen entwickelt

Fri, 08 May 2026 11:13:57 +0200

Rückenmarksverletzungen führen in der Regel zu dauerhaften Lähmungen sowie Sensibilitätsverlusten und stellen Betroffene sowie das Gesundheitssystem vor große Herausforderungen. In den meisten Fällen handelt es sich bei Rückenmarksverletzungen um sogenannte Kontusionsverletzungen, bei denen durch eine Quetschung ein Teil der Fasern geschädigt wird und ein Anteil intakt bleibt. Bisherige Therapieansätze können die funktionelle Wiederherstellung nur begrenzt verbessern.

Ein Team um Professor Dr. Dietmar Fischer am Institut für Pharmakologie II der Uniklinik Köln verfolgt daher einen neuen Ansatz zur Behandlung solcher Kontusionsverletzungen. Die Studie „Transneuronal cytokine delivery promotes functional recovery across spinal cord contusion severities via descending circuit plasticity“ erscheint am 15. Juni in der Fachzeitschrift Neurobiology of Disease und ist schon jetzt online zugänglich.

Die Forschenden aktivierten mithilfe des Proteins Hyper-Interleukin-6 (hIL-6), das direkt an die Nervenzellen binden kann, Signalwege in verletzten und unverletzten Nervenzellen. Das Besondere dabei ist, dass hIL-6 nach einer gezielten Injektion eines Trägervirus in den Motorkortex in den Nervenzellen selbst gebildet wird. Der Motorkortex ist ein Bereich des Gehirns, der für die Planung, Steuerung und Ausführung von Bewegungen verantwortlich ist. Von dort aus wird hIL-6 entlang bestehender Nervenbahnen weitertransportiert und erreicht so motorisch relevanten Kerngebiete in tieferen Gehirnregionen (Hirnstamm), die stimuliert werden können.

„Statt ausschließlich auf das Nachwachsen durchtrennter Nervenfasern zu setzen, nutzen wir auch intakt gebliebene neuronale Verbindungen. Durch Aussprossen von Seitenästen konnten diese Verbindungen neue Verbindungen herstellen, wodurch eine deutliche Funktionswiederherstellung erreicht wurde“, sagt Fischer.

In verschiedenen Mausmodellen mit unterschiedlich schweren Kontusionsverletzungen des Rückenmarks zeigte die Behandlung konsistente Effekte: Tiere mit der hIL-6-Therapie konnten nach der Lähmung deutlich besser laufen als unbehandelte Vergleichsgruppen. Besonders bemerkenswert war die Wiederherstellung koordinierter Schrittmuster, die in den Kontrollgruppen nicht erreicht wurden. Die Forschenden zeigten zudem, dass vor allem sogenannte serotonerge Nervenzellen, die ihren Ursprung im Hirnstamm haben, bei der Funktionswiederherstellung durch hIL-6 eine zentrale Rolle spielen. Wurden diese Zellen gezielt ausgeschaltet, verschwanden die erzielten Verbesserungen nahezu vollständig.

„Die Therapie veränderte weder die Größe der Verletzung noch das Ausmaß des Nervenzellverlusts. Die funktionellen Verbesserungen beruhen vielmehr auf neuem Aussprossen und einer Umstrukturierung bestehender neuronaler Netzwerke“, so Fischer.

Wenngleich dieser neue Ansatz bei Kontusionsverletzung sehr vielversprechende Ergebnisse in der Maus zeigt, betonen die Forschenden, dass weitere Schritte und Studien notwendig sind, bevor eine Anwendung beim Menschen möglich wird. Noch zu lösende Fragen betreffen unter anderem die Sicherheit, optimale Dosierung und mögliche Nebenwirkungen.

Universität zu Köln

Originalpublikation:

Marco Leibinger, Igor Moskaliov, Chinonso-John Ani, Dalia Halawani, Dietmar Fischer: Transneuronal cytokine delivery promotes functional recovery across spinal cord contusion severities via descending circuit plasticity, Neurobiology of Disease, Volume 224, 2026, doi.org/10.1016/j.nbd.2026.107399.

Geballtes Wissen zum Klimawandel – neuer Atlas der Klimaextreme

Thu, 07 May 2026 12:53:31 +0200

agespolitik und Krisen binden viel Aufmerksamkeit – doch der Klimawandel bleibt eine der zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Extremwetter, Dürren, Waldbrände, schmelzende Eisschilde und Gletscher, tauende Permafrostböden und steigender Meeresspiegel: Die Folgen des Klimawandels sind längst sichtbar und bedrohen zunehmend auch unseren Lebensraum als Menschen. Im Jahr 2025 erreichten die weltweiten CO2-Emissionen, als eine der Hauptursachen des Klimawandels, einen neuen Höchstwert. Eine Umkehr dieses Trends ist trotz internationaler Bemühungen bislang nicht absehbar.

Aber was bedeutet das für Deutschland? Und wie lässt sich die Entwicklung des Klimas hierzulande verlässlich einordnen? Orientierung bietet der neue „Atlas der Klimaextreme“ des Helmholtz-Forschungsverbunds Regionale Klimaänderungen und Mensch (REKLIM) mit Sitz am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Auf Basis der seit dem Jahr 1881 erhobenen und frei zugänglichen Daten des Deutschen Wetterdienstes zeichnet der Atlas die Entwicklung des Klimas in Deutschland systematisch nach. Die Autor:innen haben die stationsbasierten, öffentlich zugänglichen Messdaten umfassend ausgewertet und in Karten, Grafiken und Analysen detailliert aufbereitet. So werden Klimaveränderungen über lange Zeiträume hinweg für Gesamtdeutschland und die Bundesländer sichtbar und als Grundlage für konkrete Entscheidungen vor Ort nutzbar.

Dr. Monica Ionita, Meteorologin, AWI-Klimawissenschaftlerin und Erstautorin, beschreibt die Intention den Atlas zu erstellen: „Wetter und Klima in Deutschland haben sich in den letzten 50 Jahren deutlich verändert – und diese Veränderungen verlaufen nicht einheitlich. Sie variieren von Region zu Region, und um sie zu verstehen, muss man über nationale Durchschnittswerte hinausblicken und die lokale und regionale Ebene betrachten. Dieser Atlas wurde mit diesem Ziel entwickelt.“

Durch die Darstellung von Klimadaten auf Ebene der einzelnen Bundesländer vermittelt der Atlas ein klareres Bild davon, wie sich die Bedingungen im ganzen Land verändert haben – von Temperaturtrends und Niederschlagsmustern bis hin zur Häufigkeit extremer Wetterereignisse. Jedes Bundesland erzählt seine eigene Geschichte, geprägt von Geografie, Landnutzung und lokaler Klimadynamik. Im Saarland ist beispielsweise die Jahresmitteltemperatur im Zeitraum 1881–2024 gegenüber der Referenzperiode 1971–2000 von allen Bundesländern am stärksten gestiegen, um 2,1 °C, gefolgt von den Bundesländern Bayern und Rheinland-Pfalz mit 2,0 °C.

Für Monica Ionita und ihre Mit-Autor:innen ist klar: „Wissenschaftliche Erkenntnisse zum Klimawandel sollten für alle zugänglich sein, nicht nur für Fachleute. Die Übersetzung komplexer Daten in verständliche, regional spezifische Informationen ermöglicht es politischen Entscheidungsträgern, Planern und der breiten Öffentlichkeit gleichermaßen, die Situation in ihrem Teil des Landes besser zu verstehen und darauf basierend fundierte Entscheidungen zu treffen. Dieser Atlas ist ein Beitrag zu diesem Vorhaben – ein Nachschlagewerk für alle, die den aktuellen Zustand unseres Klimas verstehen möchten, datenbasiert und verständlich präsentiert.“ Monica Ionita ist zudem eine der Leitautorinnen des neuen IPCC-Berichts, der 2028 erscheinen wird und den aktuellen globalen Stand der Forschung zum Klimawandel zusammenfasst.

Henrike Müller, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft des Landes Bremen: „Die Autor:innen haben die Daten verständlich aufbereitet – mit Karten, Grafiken und klaren Analysen. So wird sichtbar, wie sich das Klima über viele Jahre hinweg in Deutschland und den Bundesländern verändert hat. Die Fakten sind eindeutig und lassen sich nicht schönreden. Eine wichtige Grundlage für Entscheidungen vor Ort. Ein wirklich gelungener Atlas der Klimaextreme.
Was man nicht außer Acht lassen sollte: Obwohl Klima natürlich ein globales Thema ist, können wir vor Ort viel tun. Mehr Bäume, mehr Grünflächen und bessere Regenwasserspeicherung helfen, unsere Städte lebenswerter zu machen und die Folgen abzumildern – ganz konkret hier vor der eigenen Haustür.“

Dr. Hajo Eicken, der als wissenschaftlicher Direktor das AWI seit dem 20. März 2026 leitet, betont: „Für mich ist dieser Atlas ein hervorragendes Beispiel dafür, wie Wissenschaft in die Gesellschaft wirkt. Er zeigt, wie sich das Klima in Deutschland entwickelt und ergänzt damit die aktuellen Zahlen des europäischen Copernicus-Programms auf nationaler und regionaler Ebene. Der Klimaatlas kann so zu Entscheidungen in der Klimaanpassung auf regionaler Ebene beitragen. Der Atlas liefert auch wichtige Eckdaten, um Klimaveränderungen in einem beherrschbaren Rahmen zu halten, wie es im UN-Klimaabkommen von Paris vereinbart wurde.“

Dr. Klaus Grosfeld, Leiter des Forschungsverbundes REKLIM, fügt hinzu: „Für uns ist der Atlas ein Werkzeug, um Wissen in die Gesellschaft zu bringen und Veränderungen sichtbar zu machen. Mir ist wichtig, dass nachvollziehbar wird: Wer die Entwicklungen vor Ort erkennt, entwickelt auch ein Bewusstsein für Verantwortung – und die Bereitschaft zu handeln.“

Der ‚Atlas der Klimaextreme‘ kann beim Helmholtz-Forschungsverbund REKLIM kostenlos bestellt werden und ist zudem auch als interaktives PDF abrufbar. Karten und Grafiken stehen außerdem online unter www.reklim.de/atlas-klimaextreme zur Verfügung.

Alfred-Wegener-Institut

https://www.reklim.de/wissenstransfer/informationsprodukte/atlas-der-klimaextrem... Atlas der Klimaextreme

Wie die Evolution die Gesichtsformen bei Vögeln und Säugetieren formt

Thu, 07 May 2026 12:34:37 +0200

Die Form von Schnäbeln und Schnauzen existieren in einer außergewöhnlichen Vielfalt, und spiegeln dabei je die Anpassung an unterschiedliche Lebensweisen und Umweltbedingungen wider. Hinter dieser Vielfalt steht jedoch ein Paradoxon: Vögel und Säugetiere nutzen dieselben konservierten Entwicklungsprogramme um ihr Gesicht zu formen. Wie also generiert die Evolution so deutliche Unterschiede, ohne die zugrunde liegenden Mechanismen neu zu erfinden?

Eine neue Studie unter der Leitung von Dr. Markéta Kaucká am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, in Zusammenarbeit mit Dr. Axel Visel und Dr. Laura Cook vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien, USA, zeigt, dass Veränderungen in der Genregulation die bemerkenswerte Vielfalt von Gesichtern bei Vögeln und Säugetieren hervorbringen.

Ein konservierter Bauplan für die Gesichtsbildung

Während der Embryonalentwicklung wird das Wachstum des Gesichts von Signalzentren gesteuert, die als Entwicklungsorganisatoren bekannt sind. Diese Zellgruppen agieren als lokale Kontrollzentren und geben Signale ab, die benachbarten Zellen mitteilen, wo sie wachsen sollen und was aus ihnen werden soll. Im Gesicht befindet sich ein solcher Organisator im Ektoderm, von wo aus dieser Signale in Form von Molekülen freisetzt, die als Morphogene bekannt sind. Bemerkenswerterweise kommen viele dieser Morphogene sowohl bei Vögeln als auch bei Säugetieren vor. Dies wirft die grundlegende Frage auf: Wenn die Signale selbst konserviert sind, woher stammt dann die Vielfalt?

Die Evolution ändert nicht die Werkzeuge, sondern wo und wann sie genutzt werden

Die WissenschaftlerInnen zeigen, dass die Vielfalt an Gesichtsformen primär durch Veränderungen in nicht-kodierenden DNA-Sequenzen entsteht, welche, ähnlich wie Schalter, steuern, wann und wo bestimmte Gene exprimiert werden.

„Während der Embryonalentwicklung werden viele Gene wiederholt in verschiedenen Geweben als auch Entwicklungsstadien genutzt“, sagt Dr. Markéta Kaucká. „Wenn man das Gen selbst verändert, besteht die Gefahr, viele Prozesse und Körperteile gleichzeitig zu beschädigen. Wenn hingegen die regulatorischen Elemente, die steuern, wo und wann ein Gen genutzt wird, modifiziert werden, so kann die Evolution gezielt einzelne Merkmale, wie das Gesicht, umformen, ohne den gesamten Organismus zu beeinträchtigen.“

Die Evolution von cis-regulatorischen Elementen verändert die Aktivitätsmuster konservierter Gene in sich entwickelnden Embryonen und erzeugt so artspezifische Signalkarten. Die Forschenden entdeckten jedoch eine weitere, unerwartete Ebene evolutionärer Veränderung. Die deutlichsten Unterschiede in der Genregulation zwischen Maus und Huhn bestand nicht in den Signalzentren selbst, sondern in den Mesenchymzellen, welche sich in Folge von Signalen aus den Signalzentren teilen, an die richtige Stelle bewegen und schließlich ihre endgültige Funktion übernehmen.

„Diese Zellen führen beispielsweise später zu der Bildung von Knorpel und Knochen, die wiederrum als zentrale Elemente des Schädels agieren und maßgeblich für die Form des Gesichts verantwortlich sind. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Vielfalt an Gesichtern nicht nur davon abhängt, wie Signale erzeugt werden, sondern auch davon, wie sie von anderen Zellen wahrgenommen werden“, sagt Stella Kyomen, Doktorandin und Erstautorin der Studie.

Verbindung zur Variation menschlicher Gesichtsformen

Die WissenschaftlerInnen fragten sich ebenfalls, inwieweit die regulatorischen Regionen, welche die Gesichtsbildung zwischen verschiedenen Arten steuern, auch bei der Variation menschlicher Gesichter eine Rolle spielen. Hierzu verglichen sie ihre Daten mit großen genetischen Studien am Menschen, die bestimmte Regionen des Genoms mit Unterschieden in der Gesichtsform in Verbindung bringen. Dabei fokussierten sie sich auf DNA-Abschnitte, die als regulatorische Schalter fungieren und steuern, wann und wo bestimmte Gene während der Entwicklung aktiv sind.

Auffällig war, dass sich viele regulatorische Elemente, die im sich entwickelnden Gesicht aktiv sind, mit Genomregionen überschnitten, die mit menschlichen Gesichtsmerkmalen assoziiert sind.

„Das deutet darauf hin, dass dieselben regulatorischen Mechanismen, die die Evolution nutzt, um Vielfalt zwischen Arten hervorzubringen, auch zur Variation innerhalb unserer eigenen Art beitragen“, sagt Stella Kyomen.

Der Kollaborationspartner Dr. Axel Visel ergänzt: „Das sind faszinierende Daten, da sie zeigen, dass Gene zwar den Bauplan liefern, es aber die regulatorische Landschaft ist, welche bestimmt, wie diese Information genutzt werden. Durch die Integration artspezifischer epigenetischer Daten können wir nun die umfassenderen konservierten Mechanismen identifizieren, die die Gesichtsvielfalt bei Wirbeltieren prägen.“

Eine neue Ressource für die Erforschung der Evolution des Gesichts

Diese Studie stellt einen umfassenden Datensatz zur Verfügung, welcher die Genexpression und die regulatorische Aktivität in sich entwickelnden Gesichtsgeweben beschreibt und nun offen zugänglich ist. Die Daten sind außerdem über eine interaktive Online-Datenbank verfügbar und bieten damit eine benutzerfreundliche Ressource für Forschende, die die kraniofaziale Entwicklung und Evolution bei Vögeln und Säugetieren untersuchen. „Die Erstellung einzelzellbasierter epigenetischer Daten, insbesondere aus Gesichtsgeweben des Huhns, wird eine wichtige Ressource für die Erforschung kraniofazialer Evolution sein“, sagt die Kollaboratorin Dr. Laura Cook.

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

Originalpublikation:

Kyomen, S., Seton, L.W.G., Cook, L.E., Escamilla-Vega, E., Murillo-Rincón, A.P., Jacobsen, A., Damatac II, A., Fortmann-Grote, C., Fuss, J., Visel, A., Kaucká, M. (2026). Cis-regulatory evo-lution shapes facial diversity in birds and mammals. Science Advances. DOI: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec2511

Auf die interaktive Datenbank kann über folgenden Link zugegriffen werden: https://www.evolbio.mpg.de/kyomen-cis-regulatory-evolution

Genetisches Bonusmaterial macht Darmbakterium Segatella copri sauerstofftolerant

Thu, 07 May 2026 10:48:02 +0200

Die Forschenden des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) vermuten, dass das Vorhandensein von OxyR hier einen Selektionsvorteil für das Bakterium bietet. Störungen des Darmmikrobioms, etwa durch Antibiotika, können zu zeitweise erhöhten Sauerstoffvorkommen im Darm führen. Wie sich die Besiedlung des Darms mit unterschiedlichen Stämmen von Segatella copri gesundheitlich auswirkt, wollen die Wissenschaftler:innen in weiterführenden Untersuchungen herausfinden.

Milliarden von Mikroorganismen – vor allem Bakterien, Viren und Pilze – besiedeln unseren Darm. Diese komplexe Lebensgemeinschaft wird als Mikrobiom bezeichnet. Ist das Mikrobiom vielfältig und im Gleichgewicht, wirkt sich das positiv auf unsere Gesundheit aus: Die Verdauung läuft rund und Krankheitserreger können uns nicht so leicht etwas anhaben. Mikrobiom ist jedoch nicht gleich Mikrobiom, es unterscheidet sich von Mensch zu Mensch. Doch es gibt Muster. Aus Studien ist bekannt, dass in Regionen der Welt wie etwa in Afrika oder Asien, in denen ein noch eher ursprünglicher Lebensstil vorherrscht, Bakterien der Gattung Segatella das Darmmikrobiom der Menschen dominieren. „In industrialisierten Ländern sind zwar ebenfalls Vertreter der Gattung Segatella im Darm vorhanden, doch dominiert wird das Mikrobiom von Bakterien der Gattung Bacteroides“, sagt Prof. Till Strowig, Leiter der Abteilung „Mikrobielle Immunregulation“ am HZI und Letztautor der Studie. „Der Antwort auf die Frage nach dem Warum wollten wir uns mit der vorliegenden Studie ein Stück weit nähern.“

In ihrem ersten Experiment untersuchten die Forschenden die Sauerstofftoleranz des weltweit wahrscheinlich am häufigsten vorkommenden Darmbakteriums Segatella copri. Ob in ihrem Lebensraum Sauerstoff vorhanden ist oder nicht, ist für Bakterien entscheidend. Es gibt Bakterien, die – wie wir Menschen auch – für ihren Stoffwechsel Sauerstoff benötigen. Andere wiederum benötigen Sauerstoff nicht zwingend oder gar nicht, tolerieren ihn jedoch in geringen Mengen. Für einige Bakterien kann Sauerstoff auch toxisch sein. „Bei guter Darmgesundheit ist im Darm in der Regel kaum und an den meisten Stellen gar kein Sauerstoff vorhanden. Für Bakterien, die nicht oder nicht so gut mit Sauerstoff umgehen können, ist das also ein optimaler Lebensraum“, sagt Dr. Youssef El Mouali, Wissenschaftler im Team von Till Strowig und einer der beiden Erstautor:innen der Studie. Für ihre Untersuchungen nutzten die Forschenden verschiedene Bakterienstämme der Art Segatella copri sowie den bakteriellen Modellorganismus Bacteroides thetaiotaomicron zum Vergleich. „Über einen Zeitraum von 30 Minuten setzten wir die Bakterien einer definierten Sauerstoffkonzentration aus“, erklärt Dr. Caroline Tawk, Wissenschaftlerin im Team von Till Strowig und ebenfalls Erstautorin der Studie. „Dass Bacteroides-Vertreter das Vorhandensein von Sauerstoff gut tolerieren können, ist bekannt. Im Vergleich war die Überlebensrate von Segatella copri um das 100.000-Fache geringer.“

Doch auch wenn die Sauerstofftoleranz von Segatella copri nur gering war, müssen die Bakterien eine Strategie besitzen, die ihnen dabei hilft, unter Einwirkung von Sauerstoff zu überleben, folgerten die Forschenden. Doch welche? Um das herauszufinden, setzten sie in nachfolgenden Untersuchungen Segatella copri über wenige Minuten Sauerstoff aus und führten anschließend eine sogenannte Transkriptomanalyse durch. Damit lässt sich herausfinden, welche Gene zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv sind. „So haben wir bei Segatella copri den bekannten Transkriptionsregulator PerR aufgespürt, der ein genetisches Netzwerk kontrolliert, das wiederum für die bakterielle Sauerstoffantwort entscheidend ist“, sagt Youssef El Mouali. „Im Mausmodell konnten wir darüber hinaus zeigen, dass Segatella copri ohne das Vorhandensein von PerR den Darm nicht besiedeln kann. Für eine erfolgreiche Darmbesiedlung ist PeR für dieses Bakterium also entscheidend.“

Um zu prüfen, ob Segatella copri möglicherweise noch weitere Regulationsmechanismen besitzt, um Sauerstoffstress zu überstehen, durchforsteten die Forschenden Datenbanken und nahmen mehrere hundert Genome verschiedener Stämme von Segatella copri unter die Lupe. Ein Genom ist die Gesamtheit der Gene eines Organismus. Dabei suchten sie gezielt nach genetischen Spuren des Transkriptionsregulators OxyR, der die Sauerstoffantwort unter anderem bei Bakterien der Gattung Bacteroides reguliert. Und tatsächlich fanden sie einige Stämme von Segatella copri, die OxyR besaßen. Die Stämme, die die Forschenden für das Experiment zur Untersuchung der Sauerstofftoleranz verwendet hatten, besaßen dagegen kein OxyR. Die Forschenden wiederholten daher das Experiment gezielt mit Stämmen mit OxyR, um zu prüfen, ob diese besser mit Sauerstoff umgehen können. Und tatsächlich: Die Stämme von Segatella copri mit OxyR zeigten eine hundert- bis tausendfach höhere Sauerstofftoleranz als Stämme ohne OxyR. Doch wie kommt es, dass manche Stämme OxyR besitzen und andere nicht? „Unsere Untersuchungen geben Hinweise darauf, dass wahrscheinlich vor mehreren tausend Jahren ein sogenannter horizontaler Gentransfer stattgefunden hat. Dabei tauschen Bakterien – mitunter auch unterschiedlicher Arten – Gene miteinander aus“, erklärt Till Strowig.

In weiterführenden Untersuchungen gingen die Forschenden gemeinsam mit Kollegen der Universität Trient in Italien der Frage nach, wo auf der Welt im Mikrobiom der Menschen Stämme des Darmbakteriums Segatella copri mit bzw. ohne OxyR vorkommen. Dafür führten sie umfangreiche Genomdatenanalysen durch und fanden heraus, dass Stämme von Segatella copri mit OxyR vor allem in industrialisierten Ländern vorkommen, in afrikanischen und den meisten asiatischen Ländern hingegen deutlich seltener. Doch warum ist das so? „Wir vermuten, dass Bakterienstämme von Segatella copri mit OxyR in stark industrialisierten Ländern einen Selektionsvorteil haben“, sagt Till Strowig. „Zum einen, weil es hier häufiger zu Störungen des Gleichgewichts im Darm kommt, etwa durch die Einnahme von Antibiotika, wodurch es zeitweise zu einer erhöhten Sauerstoffverfügbarkeit im Darm kommen kann. Zum anderen könnte auch die Übertragung von Mensch zu Mensch durch höhere Hygienestandards herausfordernd sein. Eine bessere Sauerstofftoleranz, um bis zur Übertragung zum nächsten Wirt längere Aufenthalte an der frischen Luft zu überstehen, könnte für das ausschließlich darmbewohnende Bakterium Segatella copri durchaus hilfreich sein.“

Mit ihrer Studie konnten die Forschenden eindrücklich zeigen, dass Darmbakterien derselben Art auf Stammebene entscheidende genetische Unterschiede aufweisen können, die zu gänzlich anderen Eigenschaften sowie Anpassungsfähigkeiten bei sich verändernden Umweltbedingungen führen. In zukünftigen Forschungsprojekten will das Team um Till Strowig untersuchen, wie sich die Darmbesiedlung mit Segatella copri je nach Stamm – mit oder ohne das genetische Bonusmaterial von OxyR – auf die menschliche Gesundheit auswirkt.

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)

Originalpublikation:

El Mouali, Y., Tawk, C., Huang, K.D., Sivapornnukul, P., Mengoni, C., Segata, N., Strowig T. Biogeography-associated emergence of enhanced oxygen tolerance in the abundant human gut commensal Segatella copri. Cell Host & Microbe 34, 1–15 (2026). DOI: 10.1016/j.chom.2026.04.006, https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00162-9

Nicht nur das Klima: Merkmale der Arten steuern Rhythmus der Ökosysteme

Thu, 07 May 2026 10:38:28 +0200

Eine neue Sammlung von Artikeln in der Fachzeitschrift Functional Ecology zeigt: Die Phänologie, also das zeitliche Auftreten saisonaler Ereignisse, wird maßgeblich durch die Wechselwirkung zwischen Artmerkmalen und Klimawandel bestimmt. Dies gilt für unterschiedlichste Lebewesen – von Eidechsen bis Olivenbäume – und hat weitreichende Folgen für Artinteraktionen und Ökosystemfunktionen. Die Sonderausgabe der Fachzeitschrift wurde herausgegeben von Forscherinnen und Forscher des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv).

In 13 Studien zeigen die Autorinnen und Autoren, dass die beobachteten Verschiebungen eng mit Merkmale wie Winteraktivität, Kohlenstoffspeicherung, genetische Ausstattung oder Samenphysiologie verknüpft sind. Zum Beispiel: Pflanzen, die ihre Blätter über den Winter behalten, können im Frühjahr oft früher mit dem Wachstum beginnen als andere. Zudem variieren die Zusammenhänge zwischen Merkmalen und Phänologie mit Klima, Höhenlage und Lebensraum. Dies verdeutlicht, wie stark der Kontext die saisonale Dynamik beeinflusst.

„In der öffentlichen Wahrnehmung erscheinen saisonale Verschiebungen oft als einfache Reaktionen auf die Erwärmung. Doch Arten unterscheiden sich erheblich in ihrer Reaktion auf Umweltveränderungen“, erklärt iDiv-Mitglied Christine Römermann, eine der Herausgeberinnen der Sonderausgabe und Professorin an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Die Studien zeigen, wie Artmerkmale die zeitliche Dynamik von Wachstum, Blüte, Fruchtbildung und Fortpflanzung bestimmen und warum diese Variation zentral für das Verständnis der Ökosystemreaktionen ist.“

Die Studien zeigen unter anderem:

• Klimawandel und Artmerkmale invasiver Pflanzen verändern saisonale Nahrungsverfügbarkeit – Bender et al. (2025) zeigen, dass nicht heimische, früchtebildende Pflanzen in subtropischen Andenwäldern ihre Fruchtproduktion zeitlich mit einheimischen Arten überlappen, insgesamt jedoch den Großteil der Früchte in der Trockenzeit bereitstellen. Dies könnte beeinflussen, wann Tiere Nahrung finden und einheimische Pflanzen benachteiligen, die auf diese Tiere als Samenverbreiter angewiesen sind.

• Unterirdische Pflanzenteile steuern saisonale Abläufe – Schnablová et al. (2025) zeigen, dass Unterschiede in unterirdischen Knospen und gespeicherten Energiereserven beeinflussen, wann Pflanzen mit Wachstum und Blüte beginnen. Entsprechend prägen Variationen in Wurzel- und Speicherstrukturen den Zeitpunkt, zu dem Pflanzen austreiben und blühen können. Saisonale Abläufe hängen damit nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch von den unterirdischen Eigenschaften der Pflanzen.

• Winteraktivität und Blattmerkmale steuern das Frühjahrswachstum – Lubbe et al. (2025) fanden heraus, dass einige Pflanzen, die ihre Blätter über den Winter behalten, dichtere, weniger photosynthetisch aktive und frosttolerantere Blätter besitzen. Diese Winterblatt-Eigenschaften beeinflussen, wie schnell Pflanzen im Frühjahr wieder wachsen können und prägen damit den gesamten saisonalen Ablauf.

• Mehrere Umweltfaktoren können die Fortpflanzung bei Eidechsen verschieben – Bodineau et al. (2025) zeigen, dass wärmere Nächte und begrenzte Nahrungsverfügbarkeit bestimmen, wann sich die Zauneidechse fortpflanzt. Je nach Kombination können diese Umweltbedingungen die Fortpflanzung entweder nach vorne oder nach hinten verschieben.

• Wärmesummen sagen Pflanzenphänologie voraus – Rauschkolb et al. (2025) nutzten Daten des PhenObs Netzwerks, um sogenannte „Growing Degree Days“ zu testen – ein einfaches Maß, dass tägliche Wärme summiert, um zu erklären, wann Pflanzen wachsen und blühen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass dieses Maß zuverlässige Vorhersagen ermöglicht, wie die Erwärmung auf saisonale Zeitabläufe verändert.

• Erwärmung verschiebt die Blütezeit, nicht jedoch Blütenmerkmale – Leclerc et al. (2025) zeigen, dass höhere Temperaturen den Zeitpunkt der Blüte verändern, während Merkmale wie Blütenduft oder Blütentemperatur unverändert bleiben. Die für Bestäuber relevanten Signale bleiben somit bestehen, jedoch erscheinen die Blüten zu einem anderen Zeitpunkt. Dadurch kann eine zeitliche Entkopplung entstehen, die die Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern beeinträchtigen.

„Diese Studien zeigen nur einen kleinen Ausschnitt der Vielfalt, die in der Sonderausgabe vorgestellt wird. Insgesamt entsteht ein umfassenderes Bild davon, wie Artmerkmale und Klima gemeinsam die saisonale Dynamik über Arten und Ökosysteme hinweg formen“, ergänzt Robert Rauschkolb von iDiv und Universität Jena, Mitherausgeber der Sonderausgabe und Koordinator der Plattform PhenObs.

Die Studien verdeutlichen auch, wie wichtig es ist, Beobachtungsnetzwerke wie die iDiv-Plattform PhenObs mit experimentellen und modellbasierten Ansätzen zu integrieren, um die Auswirkungen von Umweltveränderungen und Artmerkmalen auf die Phänologie besser zu verstehen.

Die Autorinnen und Autoren betonen, dass das Verständnis des Zusammenspiels von Artmerkmalen und Umweltveränderungen entscheidend ist, um vorherzusagen, wie ökologische Interaktionen und Prozesse künftig reagieren.

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

Originalpublikation:

Römermann, C., Bucher, S.F., Hensen, I., Träger, S. and Rauschkolb, R. (2026), Phenology–trait relationships across different scales and organizational levels. Funct Ecol, 40: 1122-1126. doi.org/10.1111/1365-2435.70324

Wie Entzündungszellen das Herz erneuern

Thu, 07 May 2026 09:37:59 +0200

Wird das menschliche Herz durch einen Infarkt geschädigt, bildet sich um die betroffenen Bereiche mit der Zeit festes Narbengewebe. Dieses verringert die Pumpkraft des Herzens und erhöht das Risiko für Herzschwäche und Herzrhythmusstörungen. Das Herz von Zebrafischen hingegen kann sich nach einer Verletzung vollständig regenerieren. Forschende um Janita Mintcheva, Doktorandin in der Arbeitsgruppe „Quantitative Entwicklungsbiologie“ von Professor Jan Philipp Junker am Max Delbrück Center, zeigen jetzt in „Nature Communications“, dass eine fein abgestimmte Entzündungsreaktion den Heilungsprozess anstößt.

Mithilfe eines Verfahrens, das neu entstehende RNA in einzelnen Zellen analysiert, fand das Team heraus, dass bestimmte Immunzellen, die Makrophagen, nach einer Verletzung mit als erste reagieren: Sie senden Entzündungssignale, die die Regeneration in Gang setzen. Auslöser dieses Prozesses ist jedoch nicht nur die Entzündung an sich. Auch der genaue Zeitpunkt und die Stärke der Signale sind entscheidend: Erst sie schaffen die Voraussetzung dafür, dass das Gewebe weiter heilt.

„Bekannt war bereits, dass eine Störung dieser frühen Reaktion auf eine Verletzung des Herzens die Regeneration des Gewebes beeinträchtigt“, erklärt Mintcheva. Man habe also schon gewusst, wie entscheidend der Zeitraum für den Heilungsprozess sei. „Es war aber nicht klar, was genau in dieser frühen Phase geschieht“, erläutert die Forscherin.

Neue Genaktivitäten in einzelnen Zellen erkennen

Um das herauszufinden, wandten die Wissenschaftler*innen eine Methode an, die als „In-vivo-Einzelzell-RNA-Metabolismus-Markierung“ bezeichnet wird. Mit ihr lassen sich neu produzierte RNA-Moleküle in einzelnen Zellen lebender Tiere markieren und so die Aktivität von Genen als deren Reaktion auf eine Schädigung des Gewebes identifizieren.

Mintcheva und ihre Kolleg*innen analysierten Tausende von Zellen aus Zebrafischherzen in den ersten sechs Stunden nach einer Verletzung. Dabei stellten die Forschenden fest, dass Makrophagen – und möglicherweise auch Neutrophile, eine andere Art von Immunzellen – zu den ersten Reagierenden gehörten und schnell in einen proinflammatorischen Zustand übergingen.

Als das Team die Entzündungsreaktionen der Makrophagen gezielt dämpfte, wuchsen die Blutgefäße schneller und mehr Herzmuskelzellen traten in eine Proliferationsphase ein – beides Prozesse, die für die Regeneration des Herzens erforderlich sind. „Das war völlig unerwartet“, sagt Mintcheva. „Frühere Studien hatten nahegelegt, dass eine Modulation der Entzündung in Zebrafischherzen, sei es durch Verstärkung oder Dämpfung, die Regeneration grundsätzlich beeinträchtigt. Jetzt konnten wir zeigen, dass die gezielte Unterdrückung der entzündlichen Signale speziell in Makrophagen die Heilung fördert – was darauf hindeutet, dass diese Zellen bei dem Prozess eine Schlüsselrolle spielen.“

Ein Fine-Tuning der Entzündung für die Herzreparatur

Die Ergebnisse zeigen, dass es vermutlich zu einfach gedacht ist, Entzündungen entweder als nützlich oder als schädlich zu betrachten. Denn offenbar ist ihre Rolle differenzierter: Zu starke oder zu schwache Entzündungen können die Regeneration beeinträchtigen, während genau abgestimmte Reaktionen sie allem Anschein nach fördern.

„Wir waren überrascht, dass sich die Herzregeneration, die bei Zebrafischen ohnehin schon sehr effizient ist, durch die gezielte Beeinflussung von Entzündungssignalen weiter verbessern lässt“, sagt Junker, der Letztautor der Studie ist. „Indem wir bestimmte Zelltypen gezielt ansprechen, könnten wir die Heilung des Gewebes in eine vorteilhafte Richtung lenken.“

Junkers Arbeitsgruppe erforscht seit vielen Jahren, wie Zebrafische ihre Organe regenerieren und wie sie sich bei dieser Fähigkeit vom Menschen unterscheiden, dessen Selbstheilungskräfte deutlich geringer sind. „Nun wäre es interessant zu untersuchen“, sagt Mintcheva, „ob wir auch bei Säugetieren die Regeneration des Herzens nach einem Infarkt fördern können, indem wir die Immunreaktionen in bestimmten Zellen kontrolliert beeinflussen.“

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin

Originalpublikation:

Mintcheva, J., Tseng, TL., Goumenaki, P. et al. In vivo single-cell RNA metabolic labeling resolves early transcriptional responders in the regenerating zebrafish heart. Nat Commun 17, 4073 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72781-2

Evolutionäre Prozesse formen Bakterienpopulationen im menschlichen Darm

Thu, 07 May 2026 09:32:08 +0200

Mikrobiomstudien ordnen Bakterien meist ganzen Arten oder genetisch ähnlichen Gruppen zu. Diese Kategorien sind praktisch, bilden aber nicht unbedingt jene Populationen ab, die an unterschiedliche Bedingungen im menschlichen Körper angepasst sind. So bleibt oft unklar, welche Bakterien mit Erkrankungen in Zusammenhang stehen, welche lediglich Begleiterscheinungen sind – und welche möglicherweise schützen. Daraus ergibt sich eine zentrale Frage: Lassen sich präzisere biologische Einheiten finden, die durch Anpassung entstanden sind und verschiedene ökologische Nischen im Darm besetzen?

Über die Studie

Das Forschungsteam analysierte tausende bakterielle Isolate aus dem menschlichen Darm sowie umfangreiche Metagenomdaten – also die gesamte Erbinformation mikrobieller Gemeinschaften in der Probe – von Menschen aus unterschiedlichen Ländern sowie verschiedenen Alters- und Gesundheitsgruppen. Mithilfe eines neu entwickelten bioinformatischen Verfahrens im Rahmen der "Reverse Ökologie" – einem Ansatz, der aus Genomdaten auf ökologische Anpassungen schließt – suchten die Forschenden nach genetischen Spuren erfolgreicher Anpassung.

Mehr als eine Art

Besonders interessant waren Hinweise auf sogenannte "genomweite selektive Sweeps" – Prozesse, bei denen ein Individuum eine begünstigende Mutation erhält und dadurch andere, nahverwandte Individuen verdrängt. Dadurch geht einerseits Diversität verloren und andererseits entstehen Populationen von Individuen, die verwandtschaftlich und funktionell sehr homogen sind und sich daher im Datensatz klar voneinander unterscheiden. Die Analyse zeigte, dass sich viele bekannte Darmbakterienarten in mehrere solcher Linien aufgliedern. Diese Populationen unterscheiden sich offenbar darin, unter welchen Bedingungen sie besonders gut gedeihen. "Wenn man nicht nur Arten zählt, sondern evolutionäre Anpassung berücksichtigt, erkennt man die biologisch relevanten Einheiten im Mikrobiom deutlich genauer", sagt Erstautorin Xiaoqian Annie Yu, Centre for Microbiology and Environmental Systems Science (CeMESS), Universität Wien. "Selbst innerhalb derselben Bakterienart kommen manche Populationen bei bestimmten Erkrankungen häufiger vor als andere. Werden alle gemeinsam betrachtet, bleibt das oft verborgen."

Globale Ausbreitung innerhalb weniger Jahrzehnte

Die Forschenden fanden zudem Hinweise darauf, dass sich konkurrenzstarke Populationen über Kontinente hinweg rasch verbreiten können – teils innerhalb weniger Jahrzehnte. Ein solches Muster ist bislang vor allem von Krankheitserregern bekannt. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass auch Darmbakterien dynamischer sind als lange angenommen. Gut angepasste Linien können sich international verbreiten und neue ökologische Nischen besetzen", sagt Studienleiter Martin F. Polz von der Universität Wien. Das deutet darauf hin, dass nicht nur Ernährung, Medikamente oder Lebensstil das Mikrobiom formen, sondern auch Übertragungsprozesse zwischen Menschen eine wichtige Rolle spielen könnten.

Neue Perspektiven für Medizin und Diagnostik

Die Studie eröffnet neue Möglichkeiten für die Mikrobiomforschung. Statt ganze Bakterienarten mit Erkrankungen zu verknüpfen, könnten künftig gezielt jene Populationen erfasst werden, die tatsächlich von Bedeutung sind. Das könnte die Suche nach Biomarkern verbessern und langfristig präzisere Therapien ermöglichen – etwa durch die gezielte Förderung nützlicher oder die Verdrängung problematischer Bakterienlinien. Als nächsten Schritt will das Team untersuchen, welche Gene die identifizierten Populationen voneinander unterscheiden und welche biologischen Funktionen damit verbunden sind.

Universität Wien

Originalpublikation:

Yu, X.A., Strachan, C.R., Herbold, C.W. et al. Genome-wide sweeps create ecological units in the human gut microbiome. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10476-w

Abholzung senkt Amazonas Stabilität: Kritische Veränderungen schon bei unter 2°C Erwärmung möglich

Thu, 07 May 2026 09:23:29 +0200

„Abholzung macht den Amazonas deutlich anfälliger, als wir bisher dachten. Sie trocknet die Atmosphäre aus und schwächt die Fähigkeit des Waldes, seinen eigenen Niederschlag zu erzeugen“, sagt Nico Wunderling, Wissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und Hauptautor der Studie. „Schon eine moderate zusätzliche Erwärmung könnte dann Kettenreaktionen in großen Teilen des Waldes auslösen.“ Etwa 17 bis 18 Prozent des Amazonas-Regenwaldes sind bereits zerstört, wodurch sich das System bereits dem in der Studie identifizierten kritischen Bereich nähert.

Klimawandel und Abholzung verstärken sich gegenseitig: Folgewirkungen im Amazonas

Die Studie liefert die bislang detaillierteste Abschätzung darüber, wie sich Erwärmung und Entwaldung gleichzeitig auf die Stabilität des Amazonas auswirken. Sie kombiniert Klimaprognosen, hydrologische Modellierung und einen Netzwerkansatz zum Transport von Luftfeuchtigkeit. „Globale Erwärmung und Abholzung verändern die Niederschlagsmuster im gesamten Amazonas“, erklärt Arie Staal, Assistenzprofessor an der Utrecht University und Co-Autor der Studie. „Wenn Abholzung den Feuchtigkeitstransport in einem Teil des Amazonas unterbricht, können ganze Regionen, Hunderte oder sogar Tausende Kilometer entfernt, durch sich ausbreitende Dürreeffekte an Widerstandskraft verlieren.“

Eine Besonderheit des Amazonas ist seine Fähigkeit, einen Teil seines Niederschlags selbst zu erzeugen: Bis zur Hälfte des Niederschlags im Amazonasbecken entsteht aus Wasser, das von den Bäumen selbst in die Atmosphäre abgegeben wird. Dieser Wasserdampf fällt später wieder als Regen. Wird Regenwald zerstört, schwächt sich dieser Kreislauf ab, der Trockenstress nimmt zu und in Windrichtung gelegene Waldgebiete werden anfälliger.

Die Forschenden betonen, dass ein Abholzungsstopp und Wiederaufforstung die Widerstandsfähigkeit des Amazonas gegenüber weiterer Erwärmung deutlich stärken könnten.

„Bisher hat der Amazonas-Regenwald eine zentrale Rolle für die Stabilität des Erdsystems gespielt, als Kohlenstoffsenke, als Motor des regionalen Wasserkreislaufs und als Lebensraum der artenreichsten Ökosysteme weltweit“, sagt Johan Rockström, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und Co-Autor der Studie. „Die fortschreitende Abholzung untergräbt diese Stabilität und bringt den Wald näher an eine kritische Schwelle. Das hätte nicht nur verheerende Folgen für die Region, sondern weitreichende Auswirkungen auf den gesamten Planeten.“

„Doch diese Entwicklung ist nicht unausweichlich: Wenn Abholzung gestoppt, bereits geschädigte Wälder ökologisch wiederhergestellt und die Emissionen schnell gesenkt werden, lassen sich die Risiken deutlich verringern“, so Rockström.

Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Originalpublikation:

Wunderling, N., Sakschewski, B., Rockström, J. et al. Deforestation-induced drying lowers Amazon climate threshold. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10456-0