VBIO News

15 Millionen Jahre alte Lianen-Blüten im Bernstein geben Einblick in die Entwicklung tropischer Regenwälder

Thu, 10 Sep 2026 12:16:00 +0200

„Die Fossilien zeigen nicht nur, dass diese Pflanzengruppe vor 15 Millionen Jahren im Südosten Chinas existierte“, sagt Eva-Maria Sadowski vom Museum für Naturkunde Berlin. „Sie verbinden auch eine miozäne Pflanzenlinie mit ihren heute lebenden Verwandten. Damit liefern sie wichtige Hinweise darauf, wie sich Pflanzen entwickelt haben und wie vergangene Ökosysteme zusammengesetzt waren.“

Neue fossile Art

Die Fossilien gehören zur Gattung Ayenia (Sektion Vahihara) aus der Familie der Malvengewächse (Malvaceae). Eine der Blüten wird als neue fossile Art Ayenia zhangpuensis beschrieben, das zweite Exemplar wird vorläufig Ayenia sp. zugeordnet. Mithilfe von Lichtmikroskopie und Röntgentomografie konnten die Forschenden die filigranen Blütenstrukturen im Detail untersuchen.

„Die außergewöhnlich gute Erhaltung der Blüten ermöglicht es uns, Merkmale zu erkennen, die bei fossilen Pflanzen nur selten überliefert sind“, sagt Gongle Shi vom Nanjing Institute of Geology and Palaeontology in China. „Die Ähnlichkeit mit heutigen Ayenia-Arten zeigt, dass die grundlegende Blütenstruktur dieser Entwicklungslinie seit mindestens dem Mittleren Miozän bemerkenswert stabil geblieben ist.“

Ein Fenster in einen vergangenen Regenwald

Die Zhangpu-Flora aus der chinesischen Provinz Fujian liefert einen der bedeutendsten Einblicke in ein tropisches Ökosystem des Mittleren Miozäns. Während einer weltweit warmen Klimaperiode beherbergte die Region einen artenreichen Regenwald. Bernsteinfossilien aus dieser Zeit bewahren zahlreiche Pflanzen und Tiere in außergewöhnlicher Detailtreue.

Kletterpflanzen sind im Fossilbericht jedoch besonders schwer nachzuweisen. Ihre filigranen Strukturen zerfallen häufig, bevor sie unter günstigen Bedingungen erhalten bleiben. Deshalb wird ihre Bedeutung für vergangene Waldökosysteme oft unterschätzt. Die neu beschriebenen Blüten ergänzen daher das Bild der Zhangpu-Flora um einen wichtigen Baustein.

Die Entdeckung ist mehr als eine Momentaufnahme eines vergangenen Regenwaldes. Die enge Ähnlichkeit zwischen den fossilen und den heutigen Ayenia-Blüten weist auf eine lange Kontinuität in der Blütenform hin. Gleichzeitig zeigen die Fossilien, wie Bernstein dazu beitragen kann, die Entwicklung von Pflanzen und die Zusammensetzung von Ökosystemen über Millionen von Jahren hinweg zu rekonstruieren.

Partner: Die Studie entstand in Zusammenarbeit von Forschenden des State Key Laboratory of Palaeobiology and Stratigraphy des Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, der Chinese Academy of Sciences, der University of Vienna, dem Museum für Naturkunde, Leibniz Institute für Evolutions- und Biodiversitätsforschung, der Freien Universität Berlin, dem Helmholtz-Zentrum Hereon, Museum national d'Histoire naturelle und der University of Chinese Academy of Sciences.

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

Originalpublikation:

Xieting Wu, Simon Beurel, Julien B Bachelier, Maria von Balthazar, Jörg U Hammel, Eva-Maria Sadowski, Gongle Shi, Fossil flowers of Ayenia (Malvaceae) preserved in amber: evidence for lianas in Miocene rainforest of southeast China, Annals of Botany, 2026;, mcag220, https://doi.org/10.1093/aob/mcag220

Onur Güntürkün erhält die Karl-Ritter-von-Frisch-Medaille 2026 der Deutschen Zoologischen Gesellschaft

Thu, 10 Sep 2026 10:48:02 +0200

Wie entsteht komplexes Denken? Welche Eigenschaften muss ein Gehirn besitzen, damit Menschen und andere Tiere planen, Regeln lernen, Entscheidungen treffen und flexibel auf neue Situationen reagieren können? Und muss ein Gehirn dafür tatsächlich so aufgebaut sein wie das eines Menschen oder eines anderen Säugetiers?
Mit solchen Fragen beschäftigt sich Prof. Dr. Dr. h. c. Onur Güntürkün seit Jahrzehnten. Seine Forschung hat wesentlich dazu beigetragen, etablierte Vorstellungen über den Zusammenhang zwischen Gehirnaufbau und Intelligenz zu verändern. Für seine herausragenden wissenschaftlichen Leistungen verleiht ihm die DZG 2026 ihren Wissenschaftspreis, die Karl-Ritter-von-Frisch-Medaille. Güntürküns Forschung verbindet Zoologie und Evolutionsbiologie mit Verhaltensforschung, Neuroanatomie, Psychologie und kognitiver Neurowissenschaft.

Ein frühes Interesse am Verhalten von Tieren

Onur Güntürkün wurde 1958 in Izmir in der Türkei geboren. Sein Interesse an Tieren und ihrem Verhalten entwickelte sich früh. Bereits als Kind experimentierte er mit Rüsselkäfern, für die er kleine Labyrinthe baute. Später untersuchte er Lernprozesse bei Aquarienfischen. Aus dieser frühen Neugier entwickelte sich eine wissenschaftliche Frage, die seine Forschung bis heute prägt: Wie entstehen Wahrnehmung, Lernen und komplexes Verhalten aus der Aktivität eines Gehirns?
1975 begann Güntürkün an der Ruhr-Universität Bochum Psychologie zu studieren. 1984 promovierte er mit einer Arbeit zur funktionellen Organisation des visuellen Systems von Tauben. Es folgten Forschungsaufenthalte unter anderem in Paris und an der University of California in San Diego. An der Universität Konstanz habilitierte er sich für Psychologie. 1993 kehrte er an die Ruhr-Universität Bochum zurück; seit 1997 ist er dort Professor für Biopsychologie. Heute zählt Güntürkün international zu den profiliertesten Forschern auf dem Gebiet der vergleichenden kognitiven Neurowissenschaften.

Können vollkommen unterschiedliche Gehirne ähnlich denken?

Eine der zentralen Fragen seiner Forschung betrifft den Vergleich von Vogel- und Säugetiergehirnen. Menschenaffen wie Schimpansen verfügen über große Gehirne mit einem ausgeprägten Neokortex. Dieser Teil des Säugetiergehirns galt lange als wesentliche Voraussetzung für komplexe kognitive Fähigkeiten. Die Gehirne von Rabenvögeln und Papageien dagegen sind viel kleiner und besitzen keinen Neokortex nach dem Bauplan der Säugetiere. Trotzdem zeigen gerade diese Vögel erstaunlich komplexe kognitive Leistungen. Sie können Regeln lernen, Informationen flexibel einsetzen, Probleme lösen und Verhaltensweisen zeigen, die lange Zeit vor allem Primaten zugeschrieben wurden. Für die vergleichende Hirnforschung ergibt sich daraus ein grundlegendes Problem: Wie können Gehirne, die sich in Größe, Aufbau und Evolutionsgeschichte so stark unterscheiden, zu vergleichbaren kognitiven Leistungen gelangen?

Güntürküns Forschung zeigt, dass unterschiedliche anatomische Strukturen vergleichbare Funktionen übernehmen können. Gleichzeitig lassen sich in Vogel- und Säugetiergehirnen fundamentale Gemeinsamkeiten der neuronalen Organisation erkennen. Die Evolution komplexer Kognition scheint daher nicht an einen einzigen anatomischen Bauplan gebunden zu sein und die Fähigkeit zur Intelligenz ist mindestens zweimal unabhängig voneinander in der Evolution entstanden. Damit berührt seine Arbeit eine der großen Fragen der Evolutionsbiologie: Welche Eigenschaften eines Nervensystems sind tatsächlich notwendig, damit komplexes Denken entstehen kann?

International anerkannter Forscher und Wissenschaftsvermittler

Güntürkün wurde für seine Forschung vielfach ausgezeichnet. Seit 2006 ist er Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina. 2013 erhielt er den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft, die wichtigste deutsche Forschungsförderauszeichnung. 2014 folgte der Communicator-Preis von DFG und Stifterverband für seine herausragende Vermittlung wissenschaftlicher Inhalte an die Öffentlichkeit. Darüber hinaus erhielt Güntürkün unter anderem zwei Ehrendoktorwürden, den Verdienstorden des Landes Nordrhein-Westfalen und einen ERC Advanced Grant.
2025 wurde er beim Wettbewerb „Professor des Jahres“ mit einem ersten Preis in der Kategorie Naturwissenschaften und Medizin für sein besonderes Engagement in Lehre und Mentoring ausgezeichnet.
Neben seiner Forschung ist Güntürkün damit auch für seine Fähigkeit bekannt, komplexe Zusammenhänge der Hirnforschung verständlich und anschaulich zu vermitteln.

Die Evolution findet unterschiedliche Lösungen

Dieser Gedanke steht auch im Mittelpunkt von Güntürküns Festvortrag in Münster. Unter dem Titel „The Parallel Evolution of Complex Cognition“ nimmt er das Publikum mit auf eine Reise weit zurück in die Evolution der Wirbeltiere. Ausgangspunkt ist ein scheinbares Paradox: Ein Schimpansengehirn wiegt etwa 400 Gramm und verfügt über einen großen Neokortex. Die Gehirne von Rabenvögeln und Papageien wiegen dagegen nur wenige bis einige Dutzend Gramm und sind anatomisch vollkommen anders organisiert. Dennoch können Vertreter beider Gruppen bemerkenswert ähnliche kognitive Leistungen hervorbringen. Für Güntürkün stellt sich deshalb die Frage, welche neuronalen Mechanismen im Verlauf der Evolution so entscheidend waren, dass komplexe Kognition unabhängig voneinander entstehen konnte.

Deutsche Zoologische Gesellschaft

Wasserstand bestimmt Reaktion in Mooren auf Wärme

Thu, 10 Sep 2026 10:40:28 +0200

Moore speichern große Mengen an Kohlenstoff. Entwässert man sie jedoch, tritt der gegenteilige Effekt ein: Die Flächen werden zu Quellen von Kohlendioxid (CO₂), große Mengen díeses Treibhausgases werden freigesetzt. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Münster hat nun anhand des bislang größten internationalen Datensatzes zu jährlichen CO₂-Budgets von Mooren gezeigt, dass Wasserstand und Temperatur eng zusammenhängen. Je tiefer der Wasserstand liegt, desto stärker reagieren die CO₂-Emissionen auf steigende Temperaturen. Ein höherer Wasserstand kann diesen Effekt also abschwächen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Nature Communications” erschienen.

Moore entstehen in Gebieten mit dauerhaft oder zeitweise sehr nassen Böden. Unter den sauerstoffarmen Bedingungen wird abgestorbenes Pflanzenmaterial nur langsam abgebaut, sodass sich über lange Zeit Torf bildet, in dem große Mengen Kohlenstoff gespeichert werden. Wird ein Moor entwässert, gelangt mehr Sauerstoff in den Torf. Mikroorganismen bauen das organische Material dann stärker ab und setzen dabei unter anderem CO₂ frei. „Der Wasserstand gilt seit Langem als wichtiger Faktor für die CO₂-Bilanz von Mooren. Unsere Analysen zeigen jedoch, dass seine Bedeutung nicht unabhängig von der Temperatur betrachtet werden kann“, erklärt Nicolas Behrens, Erstautor der Studie und Mitarbeiter am Institut für Landschaftsökologie der Universität Münster.

Für die Studie wertete das Team die Messungen von 276 sogenannten Standort-Jahren aus 114 Mooren in gemäßigten und borealen Regionen aus, zu denen beispielsweise die nördliche Waldzone der Erde zählt. Diese befanden sich unter anderem in Deutschland, Estland, Frankreich, dem Vereinigten Königreich und Nordamerika. Ein Standort-Jahr bezeichnet die Messungen eines Standorts innerhalb eines Jahres. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten sowohl natürliche Nieder- und Hochmoore als auch landwirtschaftlich genutzte Flächen, Grasland und ehemalige Torfabbauflächen.

Da die Zusammenhänge nicht linear sind und weitere Faktoren wie Vegetation und Sonneneinstrahlung eine Rolle spielen, nutzte das Forschungsteam Methoden des maschinellen Lernens. Dadurch kann das Zusammenspiel von jährlichen CO₂-Flüssen, Grundwasserstand und Temperatur analysiert werden.

Aus den Jahresbilanzen lässt sich ablesen, bei welchem Wasserstand wie viel CO₂ freigesetzt wird. Demnach nimmt die CO₂-Freisetzung vor allem ab, wenn der Wasserstand von sehr niedrigen Werten aus angehoben wird – konkret auf weniger als 60 bis 75 Zentimeter unter der Mooroberfläche. Um die CO₂-Freisetzung möglichst stark zu senken, identifiziert die Studie Wasserstände von 20 Zentimetern unter der Oberfläche oder mehr. Bei tiefen Wasserständen fällt die CO₂-Freisetzung bei höheren Temperaturen deutlich stärker aus.

Die Jahresbilanzen zeigen zwar, wie viel CO₂ ein Moor über ein ganzes Jahr freisetzt. Es bleibt jedoch offen, wie sich Wasserstand und Temperatur im kurzfristigen Wechselspiel auswirken. Um dies zu untersuchen, nutzte das Team einen zweiten, zeitlich höher aufgelösten Datensatz aus 113 Standort-Jahren mit täglichen CO₂-Flussmessungen. Diese Daten zeigen, wie empfindlich ein Moor Tag für Tag auf Temperaturschwankungen reagiert, abhängig davon, wie hoch der Wasserstand gerade ist. „Anhand der täglichen Daten konnten wir erstmals über viele Standorte hinweg zeigen, dass höhere Wasserstände den Effekt hoher Temperaturen auf die CO₂-Emissionen verringern“, sagt Nicolas Behrens. Liegt der Wasserstand dagegen niedrig, verstärkt sich der Einfluss der Temperatur. Damit bestätigt die tägliche Auswertung auf einer unabhängigen Datenebene, was sich bereits in den Jahresbilanzen andeutete.

Die Studie liefert einen weiteren Baustein zum Verständnis der Kohlenstoff-Klima-Rückkopplung. Verändert sich das Klima, können sich die Prozesse in Mooren verändern. Diese beeinflussen wiederum die Freisetzung oder Aufnahme von Treibhausgasen. Für den Moorschutz bedeutet dies, dass die Wiedervernässung entwässerter Moore als Klimaschutzmaßnahme mit fortschreitender Erwärmung noch wichtiger werden dürfte, um die temperaturbedingte Zunahme der CO₂-Emissionen zu bremsen.

Für die aktuelle Studie befassten sich die Wissenschaftler ausschließlich mit CO₂. Für eine vollständige Klimabilanz von Mooren müssen jedoch auch andere Treibhausgase wie Methan und Lachgas berücksichtigt werden, deren Emissionen sich durch eine Wiedervernässung ebenfalls verändern können.

Universität Münster

Originalpublikation:

Nicolas Behrens, Christian Brümmer, Kuno Kasak, June Skeeter, Ian B. Strachan, Ype van der Velde, Chris D. Evans, Ross Morrison, Carole Helfter, Guillaume Bertrand, Sébastien Gogo, Adrien Jacotot, Carsten Schaller, Karen Yeung und Mana Gharun: Drivers of northern peatland CO₂ fluxes revisited: interacting water level-temperature dependency. Nature Communications (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-77456-6

Von Autismus bis Alzheimer: Membrantransporter als neue Ziele im Kampf gegen neuronale Erkrankungen

Thu, 10 Sep 2026 10:10:04 +0200

SLCs sind gleichzeitig Türsteher und Lastesel an den Zellmembranen: Sie entscheiden, ob Zucker als Energielieferant, Aminosäuren als Bausteine, Ionen, Vitamine und sogar chemischen Botenstoffe, mit denen Nervenzellen miteinander kommunizieren, in die Zelle gelangen. 464 solcher SLC-Transporter aus 70 Familien sind zur Zeit beim Menschen bekannt, rund um die Uhr befördern sie lebenswichtige Fracht durch die doppelte Fettschicht, die sich um jede Zelle spannt.

Auch im Gehirn und dem gesamten Nervensystem ist dieser molekulare Grenzverkehr entscheidend. Nervenzellen verbrauchen viel Energie und müssen gleichzeitig die Konzentration ihrer Botenstoffe präzise kontrollieren. SLCs sorgen dafür, dass die richtigen Moleküle zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügbar sind. Gerät dieses Transportsystem aus dem Takt, können Stoffwechsel und Kommunikation der Nervenzellen empfindlich gestört werden. Genau das macht SLCs für die Medizin so interessant: Wer den Transport kontrolliert, kann möglicherweise auch krankhafte Prozesse beeinflussen.

Bewährte Ziele für Medikamente

Dass SLCs gute Angriffspunkte für Arzneimittel sein können, ist längst bewiesen. Zu den bekanntesten Beispielen zählen Antidepressiva wie selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI). Sie blockieren einen SLC-Transporter, der Serotonin normalerweise wieder in die Zellen aufnimmt. Dadurch bleibt der Botenstoff länger zwischen den Nervenzellen verfügbar, wodurch sich Depressionen, Angststörungen und weitere psychiatrische Erkrankungen behandeln lassen.

Auch gegen Epilepsie kommen SLC- Medikamente zum Einsatz. Der Wirkstoff Tiagabin hemmt etwa einen SLC-Transporter für GABA, den wichtigsten hemmenden Botenstoff des Gehirns, und kann so übermäßige neuronale Aktivität dämpfen. Weitere etablierte Wirkstoffe greifen Transporter an, die unter anderem die Speicherung von Dopamin und anderen Botenstoffen steuern. Doch diese erprobten Medikamente zielen nur auf einen sehr kleinen Teil der SLC-Familie ab. Der neue Review erkundet dagegen eine weitaus breitere therapeutische Landschaft, die sich erst allmählich erschließt.

Aktivieren statt blockieren

Bislang blockieren die meisten SLC-Medikamente die Funktionen des Transporters. Doch bei vielen Erkrankungen besteht das gegenteilige Problem: Ein SLC ist zu wenig aktiv, in zu geringer Menge vorhanden oder befindet sich nicht am richtigen Ort in der Zelle. Forschende entwickeln daher zunehmend Wirkstoffe, die SLCs aktivieren oder stabilisieren. Erste Kandidaten befinden sich bereits in klinischer Entwicklung, darunter Wirkstoffe gegen Epilepsie, Störungen im Autismus-Spektrum oder chronische Schmerzen. Sie wirken auf Transporter, die das Gleichgewicht von erregenden und hemmenden Signalen im Gehirn regulieren.

SLCs steuern nicht nur Botenstoffe, sondern auch die Versorgung von Nervenzellen mit Energie sowie den Transport von Glukose, Ionen und Stoffwechselprodukten. Da Störungen des Energiestoffwechsels bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson eine wichtige Rolle spielen, könnten diese Transportwege neue therapeutische Angriffspunkte bieten. Viele dieser Ansätze befinden sich allerdings noch in einem frühen Forschungsstadium.

Bei Erkrankungen, die direkt durch den Ausfall eines SLC-Gens verursacht werden, geht die Forschung inzwischen noch weiter. Gentherapien sollen eine funktionsfähige Kopie des betroffenen Gens bereitstellen und damit den zugrunde liegenden Transportdefekt korrigieren. Erste Ansätze befinden sich bereits in klinischen Studien – unter anderem für SLC6A1-bedingte neurologische Entwicklungsstörungen, das GLUT1-Mangelsyndrom und eine seltene, durch Mutationen im SLC13A5-Gen verursachte Erkrankung.

Von der Grundlagenforschung zur Therapie

Einer, der das Potenzial der SLCs früh erkannt hat, ist Giulio Superti-Furga, CeMM Gründungsdirektor und Letztautor des aktuellen Reviews. Seit vielen Jahren erforscht er das menschliche „Transportom“ (die Gesamtheit der menschlichen Transportproteine) und leitete mit RESOLUTE (https://re-solute.eu/) eine große internationale Initiative zur systematischen Erforschung der SLCs. Um diese Erkenntnisse in neue Medikamente zu übersetzen, gründete er gemeinsam mit Ariel Bensimon, Gaia Novarino, Stefan Kubicek und Georg Winter das Biotech-Unternehmen Solgate. Bensimon und Solgate-Forschungsleiter Enrico Girardi sind ebenfalls co-Autoren des Reviews, Erstautor ist Yee Kwan Law, PhD-Student in Superti-Furgas Forschungsgruppe am CeMM.

Nun führt Superti-Furga diese Forschung in Graz weiter: Als wissenschaftlicher Gründungsdirektor des neuen Carl und Gerty Cori Institute of Molecular and Computational Metabolism (Cori) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften will er den menschlichen Stoffwechsel systematisch entschlüsseln. SLCs spielen dabei eine wichtige Rolle: Sie bestimmen mit, welche Nährstoffe und Stoffwechselprodukte in unsere Zellen hinein- und wieder hinausgelangen. Das langfristige Ziel ist, solche grundlegenden Prozesse besser zu verstehen und daraus neue Ansätze für die Medizin zu entwickeln.

Eine weitgehend unerschlossene Wirkstoffwelt

Noch steht die SLC-Forschung vor erheblichen Herausforderungen. Viele Transporter sind biologisch nur unvollständig verstanden, und die Entwicklung geeigneter Testsysteme und Wirkstoffe ist technisch anspruchsvoll. Bislang hat deshalb nur ein kleiner Teil dieser großen Proteinfamilie den Weg in die Arzneimittelentwicklung gefunden. Gleichzeitig verbessern Fortschritte in Strukturbiologie, Kryo-Elektronenmikroskopie, computergestützter Wirkstoffentwicklung und Screening-Technologien die Möglichkeiten, auch bislang schwer zugängliche Transporter gezielt zu beeinflussen.

Statt ausschließlich einzelne Botenstoffe oder Rezeptoren zu beeinflussen, könnten künftige Therapien gezielt jene molekularen Transportwege korrigieren, die den Stoffwechsel und das chemische Gleichgewicht von Nervenzellen bestimmen. Ob daraus tatsächlich neue Therapien gegen Epilepsie, Autismus, Alzheimer oder Parkinson entstehen, müssen klinische Studien erst zeigen. Die ersten Kandidaten haben diesen Weg jedoch bereits begonnen.

CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Originalpublikation:

Law, Y.K., Glück, S., Girardi, E. et al. Solute carrier membrane transporters: emerging targets in CNS disorders. Nat Rev Drug Discov (2026). doi.org/10.1038/s41573-026-01513-4

Tumorzellen: Unordnung kann Streuen fördern

Thu, 10 Sep 2026 10:04:29 +0200

Ein interdisziplinäres Forschungsteam mit experimentellen Biolog:innnen und theoretischen Physiker:innen aus der Sixt Gruppe und der Hannezo Gruppe am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) sowie vom Francis Crick Institute zeigt nun, wie eine unordentliche Umgebung ein sehr spezifisches Verhalten bei sich ausbreitenden Tumorzellen hervorruft.

Krebszellen und ihre Mikroumgebung

„In der ersten Phase der Tumor-Ausbreitung lösen sich Zellen vom Kollektiv“, erklärt ISTA-Professor Michael Sixt. „Das ist ein Kennzeichen von Krebs. Als einzelne Zellen können sie viel effizienter in benachbarte Gewebe eindringen. Würden sie im Zellkollektiv verbleiben, kämen sie nicht sehr weit und würden in dem Gewebe bleiben, aus dem sie stammen.“

Warum manche Tumorzellen sich abspalten, hat mehrere Gründe. So ist das zum Beispiel auf die genetische Heterogenität zurückzuführen, also die genetische Vielfalt, die die Evolution eines Tumors antreibt. Das ist ein seit langem bekanntes Paradigma: Es muss Variation geben, aus der schließlich bestimmte Varianten selektiert werden.

Gleichzeitig gibt es inzwischen immer mehr Forschung zur Umgebung der Tumorzellen. Dabei geht es um die Wechselwirkungen zwischen Krebszellen mit ihrer Mikroumgebung, also den Stromazellen, den Blutgefäßen, Immunzellen, Bindegewebe und Signalmolekülen und wie diese das Fortschreiten zur Bösartigkeit vorantreiben.

„Einige Studien zeigen tatsächlich, dass eine stärkere Heterogenität in der Umgebung des Tumors ein Marker für eine höhere Malignität sein kann“, führt Sixt weiter aus. „Deswegen haben wir uns gefragt: Was bedeutet eigentlich Heterogenität im Tumorzell-Umfeld? Wie lässt sich das in einem möglichst einfachen Modell untersuchen?“

Labor Chips mit einem Säulen-Wald

Gemeinsam mit dem ISTA-Absolventen und Co-Erstautor der Studie Saren Tasciyan entschied man sich auf die Geometrie der Umgebung zu analysieren. Dabei wurde das Experiment so konzipiert, dass alles konstant bleibt bis auf die Geometrie, durch die sich Zellen bewegen.

Die Forschenden nutzten dafür sogenannte „Mikrofluidik-Chips“, kleine Laborchips, durch die winzige Flüssigkeitsmengen in kleinen Kanälen fließen können. Sie ähneln Petrischalen insofern, da in ihnen Tumorzellen kultiviert werden können.

Tasciyan designte diese Chips mit einem Wald aus Säulen, durch die sich Tumorzellen hindurchbewegen mussten – eine Art Parkour. Zuerst so gleichmäßig und homogen wie möglich, dann komplett durcheinander und heterogen. Im Vergleich konnten die Forschenden beobachten, dass das Tumorzell-Kollektiv durch die heterogene Geometrie aufbrach und sich vermehrt einzelne Zellen abkoppelten.

Kollektives Gedächtnis des Tumorzellverbands

Um herauszufinden, warum das passiert, wendete sich die Sixt Gruppe zu ihren Kolleg:innen der Forschungsgruppe um ISTA-Professor Edouard Hannezo, welche sich auf physikalische Prinzipien in biologischen Systemen spezialisiert.

ISTA-Absolventin und Co-Erstautorin der Studie Zuzana Dunajová widmete sich Computer-Simulationen, in die einfache grundlegende Eigenschaften von Zellen programmiert wurden, darunter ihre selbständige Fortbewegung sowie das Aneinanderhaften an anderen Zellen bzw. ihrer Umgebung. Die Simulation ließ Zellen ebenfalls durch geordnete und ungeordnete Umgebung laufen. Das Ergebnis war exakt dasselbe wie die experimentellen Beobachtungen.

„Obwohl wir diese Simulationen zunächst nicht verstanden haben, sind sie dennoch weitaus weniger komplex als die Biologie, weshalb wir dachten, wir könnten sie als Testumgebung für mögliche Mechanismen nutzen“, erklärt Hannezo den Ansatz.

Aus ihren Analysen wurden den Forschenden schließlich klar, dass eine Zelle, wenn sie sich aus dem Zellverband löst, nicht nur auf ihre unmittelbare Umgebung in diesem Moment reagiert. Sie hat auch eine Vorgeschichte und ist bereits zuvor durch einige Engstellen oder Einschränkungen gewandert.

„Genau das war entscheidend“, so Hannezo weiter. „In einer ungeordneten Umgebung nimmt die Zelle nicht bloß zu einem bestimmten Zeitpunkt die Unordnung wahr. Sie ist bereits mehrmals durch chaotische Bereiche gewandert. Dadurch verändert sich die gesamte Grenzfläche des Zellverbands – sie wird viel rauer und bildet deutlich mehr fingerartige Ausläufer.“

Zusammengefasst wird ein Zellkollektiv, dass einem stark heterogenen Umfeld über einen längeren Zeitraum hinweg ausgesetzt ist, immer anfälliger auseinander zu brechen. Es wird vorbereitet oder gar „sensibilisiert“. Ab einem kritischen Schwellenwert können dann schon kleine Schwachstellen dazu führen, dass sich Zellen aus dem Gewebeverband lösen.

Aus physikalischer Sicht deuten die Ergebnisse auf ein noch allgemeineres Prinzip hin. Das Verhalten der Invasionsfront von Tumorzellen lässt sich anhand eines mathematischen Modells beschreiben, das auch auf scheinbar nicht damit zusammenhängende physikalische Systeme anwendbar ist. Dies spiegelt ein Konzept wider, das als Universalität bekannt ist: Komplexe Systeme können über verschiedene Skalen und Materialien hinweg dieselben zugrunde liegenden Muster aufweisen. Beispiele hierfür sind die Ausbreitungsfront eines Kaffeeflecks oder eines Waldbrands.

Theoretisches Konzept für Krebs-Forschende und Physiker:innen

Für die Sixt und Hannezo Gruppen lag die Motivation darin, eine grundlegende konzeptionelle Idee zum Verhalten der Tumorzellen in Bezug auf ihre Umgebung sichtbar zu machen. Die Arbeit schlägt eine Brücke zwischen Krebsbiologie und Physik und spiegelt damit das zentrale Engagement des ISTA für interdisziplinäre Forschung wider.

Neben den genetischen und den epigenetischen Ursachen, zeigt die Forschungsarbeit einmal mehr wie wichtig die Mikroumgebung des Tumors ist. Dabei sind die Elemente nicht allein zu betrachten, sondern stehen in ständiger Wechselwirkung und führen dazu, wie bösartig ein Tumor ist.

„Uns war es wichtig, dieses Konzept zu formulieren und zu veröffentlichen, in der Hoffnung, dass es andere spezialisiertere Forschende aufgreifen. Jetzt benötigt es daher Wissenschafter:innen, die diesen Ansatz bis zum realen Tumor-Gewebe weiterverfolgen und überprüfen“, so die beiden ISTA-Professoren.

Institute of Science and Technology Austria

Originalpublikation:

Dunajová & Tasciyan et al. 2026. Substrate heterogeneity promotes cancer cell dissemination through interface roughening. Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.aed0587

Düngung schädigt robuste Korallenriffe

Thu, 10 Sep 2026 09:55:59 +0200

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Louisiana State University fand nun heraus, dass die hohen Stickstoffeinträge im nördlichen Golf aus dem Mississippi stammen und auf den Einsatz von Düngemitteln zurückzuführen sind. Das Team untersuchte Stickstoffisotope im Kalkskelett von Korallen und nutzte die Daten, um rückwirkend daraus für die letzten 270 Jahre die Quelle des Stickstoffs im Meerwasser zu rekonstruierten. Die Ergebnisse zeigen, dass in den vergangenen Jahrzehnten mehr als 60 Prozent, in bestimmten Zeiten sogar bis zu 80 Prozent, des Stickstoffgehalts der Flower Garden Banks aus dem Einzugsgebiet des Mississippi stammten.

Korallenbleiche und Krankheitsausbrüche stimmen mit hohen Stickstoffzuflüssen überein

Die höchsten Stickstoffeinträge fanden laut der nun in der Fachzeitschrift Science Advances erscheinenden Studie im Jahr 2016 sowie zwischen 2022 und 2023 statt. Genau in diesen Jahren litten die Riffe unter außergewöhnlichen Hitzephasen, massiven Korallenbleichen und verstärkten Krankheitsausbrüchen.

Die Mainzer Forschenden untersuchten Bohrkerne von sogenannten Sternchenkorallen aus dem nördlichen Golf von Mexiko. Diese Steinkorallen wachsen zwar langsam, aber kontinuierlich und werden sehr alt. Ähnlich den Jahresringen von Bäumen bilden sie ihr Kalkskelett in Schichten und sind so ein hervorragendes Archiv ihrer Umweltbedingungen. Daher konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen die in den Korallen gebundenen Stickstoffisotope über den Zeitraum von 1753 bis 2023 ermitteln. Der isotopische Fingerabdruck von Stickstoff (N) – genauer gesagt das Verhältnis von schwerem 15N zu leichtem 14N – liefert Informationen über die Herkunft der von der Koralle aufgenommenen Nährstoffe. So konnte das Team den Ursprung des Wassers bestimmen, in dem die Korallen wuchsen. Die Korallenbohrkerne stammten von einer Expedition der US-amerikanischen Ozean- und Atmosphärenbehörde „National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)“.

Korallen offenbaren die jüngere Siedlungsgeschichte des Mississippi

Von 1753 bis etwa 1850 zeigen die Korallenbohrkerne keine Veränderung zu natürlichen Stickstoffisotopenverhältnissen, was darauf hindeutet, dass es in dieser Zeit kaum bis gar keine direkten Stickstoffeinträge aus Flüssen gab. Ab 1850 nimmt der Anteil von Stickstoff aus anthropogenen Quellen zu, was zeitlich mit der Einwanderung europäischer Siedler in die Mississippi-Region und dem beginnenden Einsatz von organischem Dünger übereinstimmt. Präzise lässt sich an den Korallen der vermehrte Einsatz von Guano ab 1856 ablesen, dem Jahr, in dem der US-Kongress den Abbau von Guano auf pazifischen und karibischen Inseln erlaubte.

„An den Stellen, an denen wir deutliche Änderungen im Stickstoffsignal der Korallen entdeckt haben, haben wir nachgeforscht, was in diesen Zeiten rund um den Mississippi passiert ist,“ berichtet Jonathan Jung, Erstautor der Studie und Postdoktorand am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie. „Wir waren erstaunt, wie präzise die historischen Ereignisse in den Bohrkernen dokumentiert sind.“

Das Stickstoff-Signal verstärkt sich nochmals nach der Beseitigung des „Second Great Raft“, eines riesigen natürlich entstandenen Holzstaudamms im Red River, einem Mississippi-Zufluss, Mitte der 1870er Jahre. Die Entfernung führte zwar zu weniger Überschwemmungen im Landesinneren, aber auch zu einer höheren Fließgeschwindigkeit im Mississippi und in seinem Mündungsarm Atchafalaya und damit zu einer schnelleren Nährstoffzufuhr in die Küstengewässer. Zudem begann man 1882 mit dem Ausbau von Deichen entlang des Mississippi, um Hochwasser einzudämmen, wodurch das Flusswasser zusammen mit Sedimenten und Nährstoffen direkt in den Golf floss.

Mississippi ist der Hauptnährstofflieferant im nördlichen Golf von Mexiko

Mit der Grünen Revolution und der Verfügbarkeit von synthetischem Dünger ab den 1960er Jahren steigt der Gehalt an anthropogenem Stickstoff in den untersuchten Korallen stark und rasch an. Dieser Trend hält weiter an, so dass der Anteil des aus dem Mississippi eingeschwemmten Stickstoffs Ende des 20. Jahrhunderts bei 30 bis 50 Prozent lag und im letzten Jahrzehnt 60 Prozent überstieg. Im Jahr 2023 erreichte der Wert sogar 80 Prozent. Die Forschenden schließen daraus, dass der Mississippi heutzutage die Hauptquelle für Nährstoffe im Golf von Mexiko ist.

Mehr Krankheitsausbrüche und Korallenbleichen erwartet

„Unsere Studie zeigt, dass die Kombination aus einer beispiellos hohen Nährstoffbelastung und extremer Hitze die entscheidenden Faktoren für die jüngste deutliche Verschlechterung des Zustands der Korallenriffe im Flower Garden Banks National Marine Sanctuary sind,“ schlussfolgert Alfredo Martínez-García, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Chemie und leitender Autor der Studie. Die Forscher gehen davon aus, dass Krankheitsausbrüche und Korallenbleiche zunehmen werden, solange die Stickstoffbelastung aus dem Einzugsgebiet des Mississippi auf dem derzeit hohen Niveau bleibt und die Temperaturen weiter steigen.

„Die Korallen der Flower Garden Banks sind wertvolle Archive vergangener Meeres- und Umweltbedingungen,“ erklärt Zweitautorin Kristine DeLong. „Wir können viel daraus lernen, wenn wir die in den Korallenskeletten erhaltenen chemischen Aufzeichnungen „lesen“ und so Erkenntnisse über die Zustände der Ozeane vor der Industrialisierung gewinnen. Diese Korallenaufzeichnungen liefern natürliche Referenzwerte darüber, wie der Golf vor der Industrialisierung aussah, und helfen dabei die Riffe und den Golf zu schützen.“ Kristine DeLong ist Professorin an der Louisiana State University und Leiterin des Korallenprojekts. Das Einzugsgebiet des Mississippi umfasst heute etwa 41 Prozent der Landfläche der kontinentalen USA und reicht von Idaho im Westen über Kanada im Norden bis nach New York im Osten. Durch Vermischung gelangt stickstoffreiches Wasser bis zu 448 Kilometer von der Flussmündung entfernt in die Korallenriff-Ökosysteme der Flower Garden Banks.

Max-Planck-Insitut für Chemie

Originalpublikation:

Jonathan Jung et al.: Increasing nitrogen loading in the Gulf of Mexico undermines coral reef resilience.Sci. Adv.12,eaef2841(2026).DOI:10.1126/sciadv.aef2841

Winzige Bakterienbläschen und ihr Einfluss auf die Fruchtbarkeit - Forscher untersuchen Kommunikation zwischen Bakterien und Körper

Thu, 10 Sep 2026 09:48:19 +0200

Die als bakterielle extrazelluläre Vesikel bekannten Nanobläschen sind nur etwa 20 bis 400 Nanometer groß und damit deutlich kleiner als Bakterienzellen. Aufgrund ihrer geringen Größe können sie Gewebebarrieren überwinden, in den Blutkreislauf gelangen und dadurch möglicherweise auch die Gebärmutter oder die Plazenta erreichen. Dort könnten sie auf Zellen des Körpers einwirken, ohne dass Bakterien selbst in den Fortpflanzungsorganen vorhanden sein müssen. „Bakterien werden häufig vor allem mit Infektionen und Krankheiten verbunden“, sagt Hannah Wein, Doktorandin im Forschungslabor der Klinik und Poliklinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe der Universitätsmedizin Greifswald. „Viele von ihnen sind jedoch natürliche und nützliche Bewohner des menschlichen Körpers.“

Die Bakterien leben unter anderem im Darm, auf der Haut und im weiblichen Genitaltrakt. Dort können sie Krankheitserreger verdrängen, schützende Stoffe bilden und das Immunsystem beeinflussen. Entscheidend ist daher nicht allein, ob Bakterien vorhanden sind, sondern welche Arten vorkommen und wie sie mit dem Körper kommunizieren. „Man kann sich diese Vesikel wie winzige Transportpakete vorstellen, mit denen Bakterien Informationen an menschliche Zellen übermitteln“, erklärt Wein, eine der beiden Erstautorinnen der Übersichtsstudie. „Sie könnten erklären, wie das Mikrobiom die Gebärmutter und eine frühe Schwangerschaft beeinflusst, auch wenn dort lebende Bakterien bisher nicht eindeutig nachweisbar sind.“

Das Mikrobiom bezeichnet die Gesamtheit der Mikroorganismen, die den menschlichen Körper besiedeln. Während die Bakteriengemeinschaft vieler Bereiche des weiblichen Genitaltrakts vergleichsweise gut untersucht ist, wird in der Forschung weiterhin diskutiert, ob auch in der Gebärmutter dauerhaft lebende Bakterien vorkommen. Zwar lässt sich in der Gebärmutter bakterielle Erbinformation nachweisen. Sie belegt jedoch nicht, dass dort auch lebende Bakterien vorkommen, da sie ebenso von abgestorbenen Bakterien oder deren Vesikeln stammen könnten. „Die von uns ausgewerteten Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Wirkung der Vesikel von den Bakterien abhängt, aus denen sie stammen“, erklärt Wein. So können Bläschen nützlicher Milchsäurebakterien die natürliche Schutzfunktion des Gewebes stärken und die Ansiedlung krankheitserregender Keime erschweren. Vesikel schädlicher Bakterien könnten dagegen Entzündungsreaktionen auslösen, schützende Gewebebarrieren schwächen und damit möglicherweise Infektionen oder Störungen der Fortpflanzungsfunktion begünstigen.

Für ihre Übersichtsstudie werteten die Forschenden fünf Untersuchungen mit Vesikeln aus menschlichen Proben und 14 Zellkulturstudien zur weiblichen Fortpflanzung und Schwangerschaft aus. Die Ergebnisse legen nahe, dass bakterielle Vesikel wichtige Vorgänge während der frühen Schwangerschaft beeinflussen könnten. Dazu gehören die Steuerung der Immunreaktion, die Neubildung von Blutgefäßen und das Eindringen von Zellen der späteren Plazenta in die Gebärmutterschleimhaut. Diese Prozesse sind notwendig, damit sich ein Embryo erfolgreich einnisten und entwickeln kann.

„Bakterielle Vesikel eröffnen uns eine neue Perspektive auf die Kommunikation zwischen dem Mikrobiom und dem menschlichen Körper, insbesondere an der fetomaternalen Grenzzone, und fügen sich hervorragend in die etablierten Schwerpunkte ein, die unser Klinikdirektor Professor Zygmunt und sein Team seit über 20 Jahren prägen“, sagt PD Dr. Damián Muzzio, Leiter des Forschungslabors der Greifswalder Universitätsfrauenklinik und einer der leitenden Autoren.

„Bevor daraus neue diagnostische oder therapeutische Möglichkeiten entstehen können, müssen wir ihre Wirkung jedoch genauer untersuchen und zuverlässige Nachweisverfahren entwickeln.“ Langfristig könnten typische Zusammensetzungen der Vesikel möglicherweise als Biomarker für Fruchtbarkeitsstörungen oder Schwangerschaftskomplikationen dienen. Denkbar wären außerdem Behandlungen mit gezielt ausgewählten Vesikeln nützlicher Bakterien. Solche Anwendungen müssen zunächst in weiteren Studien auf ihre Wirksamkeit und insbesondere auf ihre Sicherheit für Mutter und Kind geprüft werden.

„Die Arbeit zeigt, wie wichtig es ist, neue biologische Konzepte in den Blick zu nehmen“, sagt Prof. Dr. Karlhans Endlich, Wissenschaftlicher Vorstand der Universitätsmedizin Greifswald. „Unser Team an der Frauenklinik gehört zu den wenigen Arbeitsgruppen in Deutschland, die die Rolle bakterieller Vesikel während der frühen Schwangerschaft erforschen.“ Gemeinsam mit internationalen Partnerinnen und Partnern schaffen die Greifswalder Forschenden damit Grundlagen, um Erkrankungen und Störungen der Fruchtbarkeit künftig besser zu verstehen und langfristig neue Möglichkeiten für Diagnostik und Behandlung zu entwickeln.

Universität Greifswald

Originalpublikation:

Wein, H., P. Iglesias-Moreno, A. Apostolov, A. Salumets, D. O. Muzzio, and A. Sola-Leyva. 2026. “ Bacterial Extracellular Vesicles: New Hype or Hope to Explain Reproductive Host–Microbiota Interactions.” Journal of Extracellular Vesicles 15, no. 5: e70296. https://doi.org/10.1002/jev2.70296

Neue Moleküle gegen hartnäckige Tumore

Wed, 09 Sep 2026 11:18:10 +0200

«Kalte Tumore»: So nennen Fachleute Krebsgeschwüre, die sich so gut gegen Angriffe des Immunsystems abschirmen, dass Therapien oft nur schlecht wirken. Um sie dennoch effizient zu behandeln, braucht es neue Ansätze.

Die Forschung richtet den Blick deshalb vermehrt auf das Gewebe rund um den Tumor. Denn der Krebs verändert seine Umgebung zu seinen Gunsten. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Molekül PD-L1: Es wirkt wie ein Stopp-Signal für die T-Zellen des Immunsystems und hält sie davon ab, den Tumor anzugreifen.

«Aber nicht nur die Krebszellen selbst tragen PD-L1, sondern auch bestimmte Immunzellen im Tumorumfeld, sogenannte Makrophagen oder Fresszellen,», so Prof. Dr. Gregor Hutter von der Universität Basel und dem Universitätsspital Basel. «Der Krebs stellt diese Immunzellen quasi in seine eigenen Dienste, um T-Zell-Angriffe lahmzulegen.»

«Bei Immuntherapien lag der Fokus bisher fast ausschliesslich auf T-Zellen», ergänzt Prof. Dr. Gonçalo Bernardes von der University of Cambridge. «Die myeloiden Zellen, die in den meisten soliden Tumoren dominieren, waren dabei ein fehlendes Puzzleteil. Unsere Arbeit zeigt, dass sich diese Zellen so umprogrammieren lassen, dass sie den Tumor angreifen, statt ihn zu schützen.»

Ein Verbindungskabel mit «Fress»-Signal

Die Forschungsteams von Bernardes und Hutter stellen nun kleine Moleküle vor, die die Makrophagen in der direkten Umgebung des Tumors zum Angriff auf Krebszellen anregen. Gleichzeitig schwächen sie die Verteidigung des Tumors gegen Immunangriffe. Davon berichtet das Forschungsteam im Fachjournal «Cancer Research».

Die sogenannten «Phagocytic Synapse Enhancers», oder kurz «PSE», wirken wie ein ausgeklügeltes Verbindungskabel mit Zusatzfunktion. Sie koppeln Fresszellen direkt an Krebszellen und regen sie dazu an, diese aufzunehmen und abzubauen.

Die PSE-Moleküle besitzen dafür zwei funktionelle Enden: Das eine dockt an das besagt PD-L1 an, das andere Ende besteht aus dem Molekül Tuftsin, das an Fresszellen bindet und sie aktiviert. «Wir schlagen also eine molekulare Brücke zwischen den Tumorzellen und den Makrophagen und geben letzteren das Startsignal, zuzuschlagen», erklärt Dr. Valerio Sabatino, Erstautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter von Gregor Hutter. Sabatino führte die Studie in Cambridge und Basel mit Unterstützung eines Postdoc-Mobility-Grants des Schweizerischen Nationalfonds durch.

Tumorumfeld wendet sich gegen den Krebs

Zusätzlich regen die PSE-Moleküle die Makrophagen dazu an, das PD-L1 von ihrer eigenen Oberfläche aufzunehmen und abzubauen. Damit schwächen sie das Stopp-Signal, das T-Zell-Angriffe bremst. «Wir programmieren damit das Tumorumfeld von tumorfreundlich zu tumorfeindlich um», erklärt Valerio Sabatino.

Die Forschenden testeten ihren Ansatz in Zellkulturen sowie in Zebrafisch- und Mausmodellen verschiedener Tumorarten. Besonders eine weiterentwickelte Variante der PSE mit längerer Verweildauer im Körper bremste das Tumorwachstum stärker als die Vergleichsbehandlungen und verlängerte das Überleben.

Anpassbares System

Die PSE könnten als modulares System dienen, wie das Team in der Studie aufzeigt: Einzelne Bausteine lassen sich austauschen, um die Moleküle auf unterschiedliche Tumorarten oder Zielstrukturen zuzuschneiden.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen die PSE nun für eine mögliche klinische Anwendung weiterentwickeln. «Unsere langfristige Vision ist es, sogenannte CAR-T-Zellen für Krebstherapien so zu designen, dass sie nicht nur den Tumor gezielt angreifen, sondern dort auch die PSE-Moleküle ausschütten, um die Makrophagen ebenfalls zum Angriff zu bewegen», so Gregor Hutter. Bis die PSE in klinischen Studien getestet werden können, sind jedoch noch zahlreiche Untersuchungen nötig.

Universität Basel

Originalpublikation:

Valerio Sabatino et al.: Bifunctional Phagocytic Synapse Enhancers Remodel the Tumor Microenvironment to Overcome Immunosuppression, Cancer Research (2026), https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-25-5578

Hitzewellen verändern die Kohlenstoffbindung im Meer

Wed, 09 Sep 2026 11:03:00 +0200

Als marine Hitzewellen bezeichnen Forschende Phasen, in denen die Wassertemperatur im Meer mindestens fünf Tage lang höher ist als 90 Prozent der Temperaturwerte, die in einem 30-jährigen Vergleichszeitraum für dieselbe Region gemessen wurden. Sie können bis zu mehreren Wochen andauern. Bisher gingen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler davon aus, dass wärmeres Meerwasser weniger CO₂ aufnehmen kann, denn die physikalische Löslichkeit von Gasen nimmt mit steigender Temperatur ab. Bisherige Untersuchungen aus dem offenen Ozean zeigen klar eine entsprechende Abschwächung der natürlichen CO₂-Aufnahme während Hitzewellen. In polaren und subpolaren Schelfmeeren tritt jedoch ein gegenteiliger Effekt auf, wie die Hereon-Studie zeigt.

Meereis schmilzt, Primärproduktion steigt

Schelfmeere sind flache Meergebiete am Rand von Kontinenten wie zum Beispiel Regionen des Nordwest-Pazifiks und Nordatlantiks. Ihr Anteil an der weltweiten Ozeanfläche beträgt etwa 7 Prozent. In polaren Regionen führen marine Hitzewellen zu einem Rückgang des Meereises Dadurch kann sich die offene Wasserfläche um bis zu 30 Prozent vergrößern. Zwischen der Atmosphäre und dem Meer herrscht ein ständiger Gasaustausch. Das Wasser nimmt unter anderem CO₂ aus der Luft auf. Eine dicke Meereisschicht wirkt wie eine Barriere und hemmt diesen Austausch. Schmilzt das Eis, kann mehr CO₂ vom flüssigen Wasser aufgenommen werden.

Gleichzeitig dringt durch den Rückgang des Eises mehr Licht ins Oberflächenwasser, was das Wachstum von Phytoplankton fördert. Diese mikroskopisch kleinen Algen sind die Nahrungsgrundlage allen Lebens im Meer. Sie bilden durch Photosynthese Biomasse und entziehen dem Wasser Kohlenstoff - die CO₂-Konzentration im Oberflächenwasser sinkt.

Die Forschenden des Helmholtz-Zentrums Hereonan alysierten mit modernen Ozeanmodellen riesige Datensätze zum CO₂-Austausch in globalen Küsten- und Schelfmeeren von 1985 bis 2020 und verglichen sie mit Daten des offenen Ozeans. Das Ergebnis: Während der Hitzewellen erhöhte sich die CO₂-Aufnahme in den Küsten- und Schelfmeeren weltweit um durchschnittlich 11 Prozent, während sie auf dem offenen Ozean um 8 Prozent sank. Das Team konnte zeigen, dass die Kombination aus vergrößerter eisfreier Wasserfläche und verstärkter CO₂-Aufnahme den durch die Erwärmung verursachten Rückgang der CO₂-Löslichkeit teilweise oder sogar vollständig ausgleichen kann.

Wichtige Erkenntnisse für Klimaprojektionen

„Auf den ersten Blick scheint die Sache einfach: Wärmeres Wasser löst weniger CO₂. Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass Temperatur nur ein Faktor von vielen ist“, sagt Zhentao Hu, Erstautor der Studie und Doktorand am Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung.

„Unsere Ergebnisse liefern einen wichtigen Baustein, um die komplexen Entwicklungen des Klimas auf der Erde besser zu verstehen“, sagt der Co-Autor und Hereon-Forscher Dr. Wenyan Zhang. Er betont, dass die Studie einen einzelnen Aspekt eines hochkomplexen Systems beleuchtet. „Dass wir eine erhöhte CO₂-Aufnahme in Küsten- und Schelfmeeren feststellen, bedeutet nicht zwangsläufig, dass marine Hitzewellen positive Auswirkungen auf das Meer und das Klima haben. Marine Hitzewellen verursachen weltweit erhebliche Veränderungen. Durch das Schmelzen des Schelfeises steigt der Meeresspiegel, Lebensräume, Biodiversität und Nahrungsnetze werden verschoben, der Salzgehalt der Ozeane sinkt und die Erde erwärmt sich schneller, weil weniger Sonnenlicht vom Eis reflektiert wird.

Der Ozean nimmt heute einen erheblichen Teil der vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen auf und ist damit ein wichtiger Faktor für das Klimageschehen auf der Erde. „Unklar ist, ob der Effekt der zusätzlichen CO₂-Aufnahme in Schelfmeeren auch in einer Zukunft bestehen bleibt, in der marine Hitzewellen häufiger, länger und intensiver werden könnten“, sagt Zhang. Die Studienergebnisse können dabei helfen, zukünftige Klimaszenarien besser einzuschätzen und zu berechnen. Das Zusammenspiel aller Faktoren des hochkomplexen Klimasystems muss in weiterführenden Studien genauer erforscht werden.

Helmholtz-Zentrum Hereon

Originalpublikation:

Hu, Z., Mathis, M., Li, H. et al. Polar and subpolar shelf seas dominate enhanced coastal CO₂ uptake during marine heatwaves. Nat Commun 17, 9346 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-77165-0

Rätseln, tauchen, entdecken: Neues Bildungspaket macht Meereswissen erlebbar

Wed, 09 Sep 2026 10:26:06 +0200

Das Online-Bildungsportal ermöglicht es, digital in das Thema Meer einzutauchen und das Leben unter und über Wasser zu entdecken. Zur besseren Orientierung im größten Lebensraum der Erde ist nun ein ganzes Paket mit Begleitmaterialien erschienen, das Lehrkräfte an Schulen und weitere Bildungseinrichtungen nutzen können, um Wissen aus der Forschung rund um die Themenfelder Küsten, Meere und Ozeane in ihren Unterricht bzw. Ausstellungen zu integrieren.

Tauchtouren durch den Weltozean

Zum neuen Bildungspaket gehören insgesamt elf Tauchtouren, die unterschiedliche Themen und Regionen im Weltozean zeigen: beispielsweise die Antarktis, die Tiefsee, Orte der Artenvielfalt, Folgen des Klimawandels oder Meeresmüll. Jede Tauchtour enthält sieben bis neun Tauchgänge, die das jeweilige Thema aus verschiedenen Perspektiven beleuchten und Einblicke in die Vielfalt der Meere geben. Eine Info-Box mit Tipps für den pädagogischen Einsatz und ein Begleittext erleichtern Lehrkräften und allen Interessierten den Zugang.

Schatzsuche und Rätsel

Einen spielerischen Ansatz verfolgt die Schatzsuche durch den Interaktiven Weltozean. Auf der Suche nach Dumbo Tintenfisch tauchen die Spielenden zu unterschiedlichen Orten und lösen Rätsel zum Thema Artenvielfalt, bis sie dem gesuchten Tier auf die Spur kommen. Außerdem gibt es die Möglichkeit, sich über ein Kreuzworträtsel den Wundern der Weltmeere zu nähern. Auch hier führen die Fragen zu unterschiedlichen Lebensräumen im Weltozean und ermöglichen so einen spielerischen Blick unter die Wasseroberfläche.

Der Interaktive Weltozean steht für Bildungszwecke (Schulen, Bildungseinrichtungen, Ausstellungen) kostenfrei zur Verfügung. Download unter folgendem Link: www.weltozean.de

Über den Interaktiven Weltozean

Der Interaktive Weltozean ist eine Touchscreen-basierte Ozeankarte. Er lädt dazu ein, in verschiedene Weltregionen einzutauchen und die Vielfalt der Küsten, Meere und Ozeane zu entdecken. Anhand von Forschungsvideos, Bildergalerien, Satellitenaufnahmen oder Datenvisualisierungen wird die marine Lebenswelt sichtbar und Zusammenhänge zwischen dem Leben im Ozean und der Nutzung der Meere werden deutlich. Konzipiert wurde der Interaktive Weltozean für Schulen, Bildungseinrichtungen und Ausstellungen. Aber auch andere Interessierte sind herzlich willkommen, einzutauchen und die faszinierenden Unterwasserwelten zu erleben.

Deutschen Allianz Meeresforschung

Zum Material: www.meere-online.de/aktiv-werden/interaktiver-weltozean