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Wie Immunzellen Alzheimer beeinflussen: T-Zellen rücken ins Zentrum der Forschung

Wed, 06 May 2026 13:47:58 +0200

Forschende an der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg und am Deutschen Krebsforschungszentrum haben neue Einblicke in die Rolle des Immunsystems bei der Alzheimer-Erkrankung gewonnen. Die jetzt in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass nicht nur angeborene Immunzellen, sondern auch spezialisierte T-Zellen eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung entzündlicher Prozesse im erkrankten Gehirn spielen.

Ablagerungen des Proteins Amyloid-Beta gelten als ein zentrales Kennzeichen der Alzheimer-Erkrankung. Bisher lag der Fokus der Forschung vor allem auf sogenannten Mikrogliazellen – Immunzellen des Gehirns, die früh auf diese Ablagerungen reagieren. Die aktuelle Arbeit zeigt nun, dass sich das Geschehen im Verlauf der Erkrankung verändert: Mit fortschreitender Krankheit rücken T-Zellen zunehmend in den Mittelpunkt der Immunreaktion.

„Wir konnten beobachten, dass sich bestimmte Killer-T-Zellen – Immunzellen, die infizierte oder krankhaft veränderte Körperzellen erkennen – gezielt in der Nähe von Amyloid-Plaques ansammeln“, erklärt Projektleiter Professor Dr. Dr. Lukas Bunse. „Diese Zellen zeigen ein spezifisches Aktivierungsmuster, das durch sogenannte Typ-I-Interferone gesteuert wird.“

Gezielte Immunantwort im Gehirn

Mithilfe modernster Einzelzell-Analysen untersuchten die Forschenden die Immunlandschaft im Gehirn von Mausmodellen mit Alzheimer-ähnlicher Erkrankung. Dabei identifizierten sie eine spezielle Untergruppe von T-Zellen, die entzündungsfördernde Signalstoffe produziert. Besonders wichtig ist dabei das Molekül CXCL10, ein sogenanntes Chemokin, ein chemischer Botenstoff, der Immunzellen gezielt ansteuert und an den Ort der Entzündung lockt. Indem diese Immunzellen wiederum ihrerseits Signalproteine ausschütten, kann es dabei zu einer Art Kettenreaktion kommen, was die lokale Entzündungsreaktion verstärkt.

Diese Mechanismen konnten auch in menschlichem Hirngewebe mit Amyloid-Ablagerungen nachgewiesen werden. Das deutet darauf hin, dass die Ergebnisse eine hohe Relevanz für die menschliche Erkrankung haben.

Dynamischer Wandel der Entzündung

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist, dass sich die treibenden Kräfte der Entzündung im Krankheitsverlauf verändern: Während in frühen Stadien Mikrogliazellen dominieren, übernehmen später zunehmend T-Zellen die Kontrolle über die Immunreaktion. Dieser zeitliche Wandel könnte entscheidend für die Entwicklung neuer Therapien sein.

„Unsere Daten legen nahe, dass Therapien stärker als bisher an den jeweiligen Krankheitsverlauf angepasst werden sollten“, so Bunse. „Es könnte entscheidend sein, zu welchem Zeitpunkt in die Immunreaktion eingegriffen wird“, ergänzt Julius Michel, Doktorand und zusammen mit Khwab Sanghvi Erstautor der Studie.

Neue therapeutische Perspektiven

Die identifizierten Signalwege – insbesondere die Typ-I-Interferon-Antwort und die CXCL10-vermittelte Anlockung von T-Zellen – bieten potenzielle Ansatzpunkte für neue Behandlungsstrategien. Erste experimentelle Ansätze deuten darauf hin, dass eine gezielte Blockade dieser Signalwege entzündliche Prozesse im Gehirn abschwächen könnte.

Allerdings zeigen bisherige Studien auch, dass Eingriffe in das Immunsystem je nach Krankheitsphase unterschiedliche Effekte haben können – von schädlich bis schützend. Zukünftige Forschung soll daher klären, wann und wie solche Therapien optimal eingesetzt werden können.

Forschung an der Schnittstelle von Immunologie und Neurologie

Lukas Bunse ist seit 2026 Professor für Neuroimmunologie mit Schwerpunkt Zelltherapie an der Medizinischen Fakultät Mannheim und forscht als Teamleiter in der Klinischen Kooperationseinheit Neuroimmunologie und Hirntumorimmunologie am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Seine Forschung zielt darauf ab, das Immunsystem gezielt gegen Erkrankungen des zentralen Nervensystems einzusetzen – sowohl bei Hirntumoren als auch bei neurodegenerativen und autoimmunen Erkrankungen.

Mit einem translationalen Ansatz verfolgt seine Arbeitsgruppe das Ziel, neue immuntherapeutische Strategien zu entwickeln und diese möglichst schnell in klinische Anwendungen zu überführen.

Universitätsmedizin Mannheim

Originalpublikation:

Michel, J.J., Sanghvi, K., Rosenbauer, J. et al. Type I interferon drives T cell responses to amyloid beta in the central nervous system. Nat Commun 17, 3737 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72262-6

Selbst der entfernteste Ozean ist mit Zink aus menschlichen Quellen belastet

Wed, 06 May 2026 13:27:08 +0200

Der riesige menschenleere Südpazifik gilt als unberührte Natur. Doch so unberührt, wie wir gern glauben, ist dieser Ozean nicht. Das zeigt eine neue Studie einer Gruppe von Forschenden der ETH Zürich und des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel. Die Forschenden weisen nämlich nach, dass Zink, das beim Verbrennen von fossilen Brennstoffen und durch Industrieabgase freigesetzt wird, die entlegensten Winkel des Meeres erreicht hat. Das Zink aus menschlichen Quellen ist in diesen Gewässern mittlerweile viel häufiger als das aus natürlichen Quellen. «Es gibt keine unberührte Natur mehr, nicht mal mehr im Südpazifik, der so weit entfernt von der nächsten Zivilisation ist wie die Astronauten der Internationalen Raumstation», sagt Tal Ben Altabet, der Erstautor der Studie, die soeben in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth and Environment erschienen ist. Ben Altabet ist Postdoc in der Gruppe von Derek Vance, Professor für Geochemie an der ETH Zürich.

Zink und andere Metalle gelangen bei der Verbrennung von Öl und Kohle sowie bei der Metallverhüttung in die Atmosphäre. Dabei heften sich die ausgestossenen Metalle an winzige Aerosole in der Luft. Die Partikel können Tausende von Kilometern zurücklegen, ehe sie sich auf der Oberfläche des offenen Ozeans absetzen. Auf diesem Weg können atmosphärische Aerosole Metalle aus Industriegebieten bis in die entlegensten Meere transportieren.

Plankton braucht Zink

Zink und andere Spurenelemente wie Eisen und Kupfer sind für das Leben im Meer essenziell. Insbesondere brauchen mikroskopisch kleine Algen, das Phytoplankton, Zink bei der Photosynthese. Durch diesen Prozess nimmt das Phytoplankton Kohlendioxid auf und produziert daraus organische Substanzen und Sauerstoff. Somit spielen die winzigen grünen Algen eine zentrale Rolle bei der Regulierung des Erdklimas. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler:innen begonnen, nicht nur die Konzentrationen der Spurenmetalle im Meerwasser zu messen, sondern auch deren Isotopenzusammensetzung. Isotope sind Varianten eines Elements, die unterschiedlich schwer sind. Ihr Verhältnis bildet einen chemischen Fingerabdruck. Die Isotopen-Fingerabdrücke helfen, Metallquellen zu identifizieren und den Prozess, den sie im Meer durchlaufen, nachzuverfolgen. Meerwasser ist natürlicherweise relativ stark mit schwereren Isotopen wie Zink-66 angereichert, während Emissionen aus menschlichen Quellen typischerweise reich an leichteren Isotopen wie Zink-64 sind.

In den letzten zehn Jahren haben sich Meeresgeochemiker:innen intensiv mit einem ungewöhnlichen Isotopen-Fingerabdruck in der oberen Meeresschicht befasst. Einige Forschende schrieben diese Anomalien natürlichen Prozessen im Ozean zu, wie beispielsweise die Anlagerung von Zink an Partikel im Meerwasser. Vor kurzem vermuteten andere, dass die Anomalien den Eintrag von Zink aus menschlichen Quellen durch Aerosole widerspiegeln.

Aerosole transportieren Zink zum Südpazifik

Um diese Fragen zu klären, untersuchten die ETH-Forschenden um Ben Altabet eine der abgelegensten Meeresregionen der Erde, den Südpazifik. Würde man die Signatur von Zink aus menschlichen Emissionen feststellen, würde dies verdeutlichen, wie weit die Umweltverschmutzung durch den Menschen fortgeschritten ist. Das Team verfolgte dabei einen neuartigen Ansatz: Anstatt nur das im Meerwasser gelöste Zink zu analysieren, untersuchten sie auch die Isotopenzusammensetzung von Zink in Meerespartikeln sowie in atmosphärischen Aerosolen. Um menschliche Quellen besser zu identifizieren, massen die Forschenden zusätzlich die Isotopenzusammensetzung von Blei – einem etablierten Indikator für Umweltverschmutzung.

Fast nur Zink aus menschlichen Quellen nachweisbar

Die Ergebnisse der Studie waren eindeutig: Die Forschenden fanden in den oberen Wasserschichten des Südpazifiks, dass Zink aus menschlichen Emissionen stammt und mittels Aerosolen hierhergelangt. Spuren von Zink aus natürlichen Quellen waren hingegen fast nicht nachweisbar. «Praktisch das gesamte Zink in den Partikeln aus den Oberflächengewässern des Südpazifik ist unnatürlich. Diese Ergebnisse zeigen, dass selbst Elemente, die bisher als nicht stark von menschlichen Aktivitäten beeinflusst galten, mittlerweile von industrieller Verschmutzung dominiert werden, die die abgelegensten Teile des offenen Ozeans erreicht hat», sagt Ben Altabet

Kreislauf aus der Balance?

Natürlicherweise ist die oberste Meeresschicht eher arm an Zink und anderen Spurenmetallen, da diese durch das Phytoplankton aufgezehrt werden. Damit das Phytoplankton gedeihen kann, müssen diese Mikronährstoffe im passenden Verhältnis im Meerwasser vorhanden sein. Die Forschenden rechnen damit, dass die stetige Zunahme von menschgemachten Metall-Emissionen das sensible Nährstoffgleichgewicht stören könnte. Wie das Phytoplankton darauf reagieren wird, ist jedoch schwierig vorherzusagen. Werden zusätzliche Metalle wie Zink, Eisen, Kupfer und Cadmium – alle zeigen Anzeichen einer Anreicherung im Meerwasser aufgrund menschlicher Aktivitäten – in die Meere eingetragen, könnte sich die Verfügbarkeit der Nährstoffe verändern, was sich auf die gesamte Meeresnahrungskette auswirken könnte.

Andere Meere auf Zink-Isotope untersuchen

Mit weiteren Studien wollen die Forschenden nun herausfinden, wie die Isotopen-Zusammensetzung von Zink und weiteren biologisch essenziellen Metallen wie Eisen und Kupfer in marinen Partikeln aus anderen Meeren ist. «Nur wenn wir verschiedene Meeressysteme untersucht haben, werden wir verstehen, wie sich Spurenmetalle über den gesamten Ozean betrachtet verhalten und wie Meeresorganismen auf Verschiebungen des Nährstoffgleichgewichts reagieren», erklärt Ben Altabet.

ETH Zürich

Originalpublikation:

Benaltabet, T., Gosnell, K.J., de Souza, G.F. et al. Pervasive contamination of the remote open ocean with anthropogenic zinc. Commun Earth Environ 7, 373 (2026). doi.org/10.1038/s43247-026-03425-y

Long COVID bei Kindern: Studie zeigt unterschiedliche Krankheitsverläufe

Wed, 06 May 2026 13:23:18 +0200

Langzeitbeobachtung liefert neue Einblicke

Für die Untersuchung begleiteten die Forschenden 74 Kinder und Jugendliche mit Long COVID sowie 27 gesunde Vergleichspersonen über einen Zeitraum von bis zu 3,2 Jahren. Neben der Erfassung der Beschwerden wurden unter anderem Herz- und Lungenfunktionen, Blutwerte, Stoffwechselprozesse und Immunreaktionen untersucht. Nach aktuellem Kenntnisstand gehört die Studie zu den umfangreichsten europäischen Untersuchungen, die Kinder und Jugendliche mit Long COVID über mehrere Jahre hinweg so detailliert begleitet hat.

Das Ergebnis: Nur etwa 1 bis 3 Prozent der pädiatrischen SARS-CoV-2-Fälle entwickeln Long COVID, doch die Belastung kann erheblich sein: Das Krankheitsbild umfasst mehr als 200 mögliche Symptome. Von den Kindern, die Long COVID entwickelten, berichteten rund 20 Prozent über Beschwerden, die länger als ein Jahr anhalten. Die Mehrzahl erholte sich innerhalb des ersten Jahres. Gleichzeitig fanden sich keine eindeutigen Hinweise auf schwere Schäden an Herz oder Lunge. Auch typische Autoimmunreaktionen, bei denen sich das Immunsystem gegen den eigenen Körper richtet, traten nicht gehäuft auf.

Unterschiedliche biologische Muster im Körper

„Unsere Analyse zeigte, dass pädiatrisches Long COVID kein einheitliches Krankheitsbild ist. Stattdessen fanden sich verschiedene biologische Subgruppen und zeitliche Verläufe. Diese unterscheiden sich unter anderem in der Aktivität des Immunsystems und im Stoffwechsel“, erklärt Prof. Dr. Monika Brunner-Weinzierl, Leiterin der Experimentellen Pädiatrie und Neonatologie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.
Eine wichtige Rolle spielt dabei das Epstein-Barr-Virus (EBV), das viele Menschen im Laufe ihres Lebens durchmachen. Kinder und Jugendliche mit früherem EBV-Kontakt zeigten häufiger anhaltende Entzündungsreaktionen. Teile der Immunabwehr, die normalerweise nach einer Infektion wieder abklingen, blieben bei ihnen länger aktiv.

Bei Kindern ohne diesen Kontakt fanden die Forschenden andere Zusammenhänge: Bestimmte Blutwerte, Vitamin B1 sowie Immunbotenstoffe standen mit der körperlichen Belastbarkeit in Verbindung. So waren höhere Werte einzelner Immunstoffe oder bestimmter Blutzellen mit geringeren Einschränkungen im Alltag verbunden.

Zusätzlich wurde eine Untergruppe mit spezifischen Antikörpern identifiziert, die mit weniger Auffälligkeiten bei der Blutgerinnung einherging.

Brunner-Weinzierl betont: „Kinder sind immunologisch keine kleinen Erwachsenen. Ihr Immunsystem ist stärker darauf ausgerichtet, Infektionen zu kontrollieren und gleichzeitig Gewebe zu schützen und Reparaturprozesse zu ermöglichen. Genau deshalb bietet pädiatrisches Long COVID eine besondere Möglichkeit: An Kindern lässt sich vergleichsweise klar untersuchen, welche Reaktionen des Immunsystems nach einer Infektion zur Erkrankung beitragen – und welche möglicherweise zur Heilung.“

Ansatzpunkte für zukünftige Behandlungen

Die Studie macht deutlich, dass es bei der Behandlung von Long COVID bei Kindern nicht ausreicht, pauschal alle Immunreaktionen zu unterdrücken – etwa mit Medikamenten, die das Immunsystem dämpfen. Denn einige der beobachteten Immunmuster könnten schützende Aufgaben erfüllen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Immunsystem von Kindern sehr unterschiedlich auf Long COVID reagiert. Einige dieser Reaktionen könnten dem Körper helfen, sich zu stabilisieren und zu erholen“, sagt die Immunologin. „Deshalb ist es wichtig, künftig genauer zu unterscheiden, welche Prozesse behandelt werden sollten und welche eher unterstützt werden könnten.“
Für die medizinische Praxis bedeutet das: Einheitliche Behandlungsansätze könnten zu kurz greifen. Stattdessen könnten individuell angepasste Therapien sinnvoll sein. Gleichzeitig weist die Studie darauf hin, dass ein pauschales Unterdrücken des Immunsystems Risiken bergen kann, wenn dabei möglicherweise hilfreiche Prozesse beeinträchtigt werden.
Weitere Forschung ist notwendig, um die identifizierten biologischen Muster zu bestätigen und gezielte Behandlungen zu entwickeln. Auch die Frage, ob bestimmte Blut- oder Stoffwechselwerte künftig als Hinweiszeichen für den Krankheitsverlauf genutzt werden können, ist noch offen. Solche sogenannten Biomarker könnten helfen, betroffene Kinder schneller und gezielter zu behandeln.

Universität Magdeburg

Originalpublikation:

Vilser D., Han I., Vogel K., Jakobs P. et al.; Immune-metabolic trajectories delineate subgroups in paediatric long COVID; Nature Communications 17, 4023, 2026; DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-72224-y

Wie aus Molekülen Leben entstehen konnte

Wed, 06 May 2026 10:36:09 +0200

Bakterien sind Lebewesen, die nur aus einer einzigen Zelle bestehen, und sie steuern erst einmal nur sich selbst. Und dennoch können sich Bakterien vieler Arten zu Kolonien zusammenschließen, die sich wie ein komplexer Organismus verhalten. Darin übernehmen die einzelnen Mikroben plötzlich unterschiedliche Aufgaben: Einige produzieren einen Schleim, der die Kolonie zusammenhält; andere versorgen ihre „Geschwister“ mit Nährstoffen und Energie; wieder andere sind besonders beweglich und sorgen so dafür, dass die Kolonie sich ausbreitet. Zusammen leisten sie also etwas, was jedes einzelne für sich nicht leisten könnte.

Das plötzliche Auftauchen einer neuen, unvorhersagbaren Eigenschaft eines Verbunds ist ein Phänomen, das Forschende als Emergenz bezeichnen. „Emergenz gibt es auch in der Welt der Moleküle“, sagt Prof. Harald Schwalbe vom Institut für organische Chemie und chemische Biologie der Goethe-Universität Frankfurt. „Nehmen Sie beispielsweise Wasser: Es besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wenn diese sich zu Wasser zusammenfügen, entsteht ein Molekül mit völlig neuen Eigenschaften, die sich nicht aus den Eigenschaften der einzelnen Atome ableiten lassen.“

Wasser prägte die Entstehung des Lebens

So ist Wasser polar: Das Sauerstoffatom ist leicht negativ geladen, die Wasserstoffatome leicht positiv. Ohne die Verbindung dieser Eigenschaften im Wasser gäbe es kein Leben – zumindest nicht in der heutigen Form. Denn die Polarität sorgt dafür, dass zwei Wassermoleküle einander anziehen, ähnlich wie schwache Magneten. Dieser Zusammenhalt ist der Grund, weshalb Wasser zwischen 0 und 100 Grad flüssig ist und nicht gasförmig. Das ist der Temperaturbereich auf der Erde – bedingt durch ihre Entfernung zur Sonne. Unter den physikalischen Bedingungen auf der Erde ist Wasser die Flüssigkeit, in deren Umgebung die Moleküle des Lebens entstehen können und in der chemische Reaktionen in Organismen beschleunigt werden.

„Das ist wiederum eine Voraussetzung dafür, dass DNA Informationen speichern kann und Proteine eine bestimmte Struktur annehmen“, erklärt der Chemiker. So besteht DNA aus unterschiedlichen molekularen Bausteinen, die schon vor der Entstehung des Lebens entstanden sind und von denen einige ebenfalls polar sind, andere dagegen unpolar. Die polaren Bestandteile fühlen sich in Wasser wohl - sie drehen sich daher in wässriger Umgebung nach außen. Die unpolaren kommen dadurch innen zu liegen. Das ist einer der Gründe dafür, warum die DNA unter natürlichen Bedingungen eine Doppelhelix-Struktur annimmt, ähnlich wie eine Wendeltreppe, bei der die polaren Geländer außen liegen und die unpolaren Stufen verdreht übereinandergestapelt sind.

„Die emergenten Eigenschaften des Wassers zwingen also den komplexeren Molekülen eine bestimmte Ordnung auf“, erklärt Schwalbe. „Es ist wie bei einem Dirigenten, der dafür sorgt, dass die Musiker nicht zufällig vor sich hin spielen.“ Diese Ordnung ist dann wiederum eine der Grundlagen dafür, dass diese komplexen Moleküle ebenfalls bestimmte, unvorhersagbare Eigenschaften entwickeln. Sie ist beispielsweise mit dafür verantwortlich, dass DNA aus zwei umeinander verdrehten Strängen besteht. Diese verhalten sich normalerweise komplementär zueinander - wie zwei zueinander passende Puzzleteile. Daher hat DNA etwa die Fähigkeit, sich zu replizieren, also Kopien von sich anzufertigen. Dazu trennen sich die DNA-Stränge, und an jeden Einzelstrang lagern sich aufs Neue passende Puzzleteilchen an. Die Fähigkeit zur Replikation ist für die Entstehung des Lebens zentral.

Evolution komplexer Systeme wird sich nicht exakt wiederholen

Die Publikation nennt insgesamt 13 Merkmale komplexer Systeme. Eines davon ist das Phänomen, dass diese Systeme manchmal kritische Zustände erreichen, an denen sich ihre Eigenschaften durch Emergenz fundamental ändern. Dadurch werden plötzlich neue Funktionen möglich. Wann das genau passiert, lässt sich nicht vorhersagen. Diese Sprünge waren oft wichtige Schritte auf dem Weg zur Entstehung des Lebens. Damit sie stattfinden können, benötigen Systeme einen ständigen Eintrag von Energie – auf der Erde stammt sie von der Sonne.

Ein Treiber dieser Entwicklung sind evolutive Mechanismen, die bereits vor der Entstehung des Lebens bei der Entwicklung der Moleküle ansetzten. Sie haben im Zusammenspiel mit der Emergenz dafür gesorgt, dass sich das Leben zu seinen vielfältigen Formen entwickelt hat, die wir heute auf der Erde vorfinden. Trotz dieser Wirkkräfte sei die genaue Art und Weise dieser Entwicklung aber nicht vorgezeichnet gewesen, betont Schwalbe: Wenn wir die Uhr vier Milliarden Jahre zurückdrehen könnten, würden ganz andere Lebensformen entstehen, als wir heute kennen.

Goethe-Universität Frankfurt

Originalpublikation:

Harald Schwalbe, Josef Wachtveitl, Alexander Heckel, Florian Buhr, Sabrina Toews, Thomas M. Schimmer. The Role of Chemistry Across Disciplines From Humanities to Life Sciences in Understanding Complexity and Emergence. Angewandte Chemie International Edition (2026); https://doi.org/10.1002/anie.202523427

Wie sehr leiden Tiere unter biologischen Invasionen?

Tue, 05 May 2026 14:47:51 +0200

Unter dem Titel „Quantifying and categorising the animal welfare impacts caused by biological invasions” haben Biologen der Freien Universität Berlin, des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der University of Bristol (England) nun erstmals ein Bewertungsschema zur Einschätzung von Tierleid durch biologische Invasionen veröffentlicht. Erste Auswertungen zeigen: Besonders eingeschleppte Ameisen fügen heimischen Tieren schweres Leid zu.

Mit dem „Animal Welfare Impact Classification for Invasion Science“ (AWICIS) legen Dr. Thomas Evans vom Institut für Biologie der Freien Universität Berlin und Prof. Mike Mendl von der Bristol Veterinary School ein Bewertungsschema zur Messung von Tierleid infolge biologischer Invasionen vor, das die körperliche und mentale Verfassung einzelner Tiere in den Blick nimmt. Dazu werden Merkmale wie Ernährungszustand, Gesundheit und Verhalten von Tieren erfasst, die unter invasiven Arten leiden. Die Schwere des Tierleids wird dabei in fünf Stufen eingeordnet, jede Bewertung durch physische (etwa Größe oder Gewicht), physiologische (etwa Stoffwechsel oder Nervenreaktionen) und verhaltensbezogene Indikatoren gestützt. Zur Demonstration wendeten die Autoren das Rahmenwerk auf publizierte Datensätze zu eingeführten Vögeln sowie auf eine systematische Auswertung der Literatur zu invasiven Ameisen wie der Argentinischen Ameise (Linepithema humile) an, die durch Schifffahrt nach Europa eingeschleppt wurde und vor allem in mediterranen Küstengebieten oder Gärten Superkolonien etabliert, einheimische Ameisen verdrängt und Ökosysteme stört.

„Für Forschung und Politik liefert das neue Bewertungsschema AWICIS wichtige Anhaltspunkte zur Bewertung der Bedrohung von Tierwohl durchbiologische Invasionen“, sagt Studienautor Dr. Thomas Evans vom Institut für Biologie der Freien Universität Berlin und dem IGB. „Wir empfehlen die Auswirkungen biologischer Invasionen konsequent in Feldstudien zu erforschen und dabei gezielt bislang wenig untersuchte, oft weniger wohlhabende Regionen, in den Blick zu nehmen. Zudem sollten verstärkt Maßnahmen entwickelt werden, um das Einschleppen bekanntermaßen schädlicher Ameisenarten zu verhindern.“

Unter invasiven Ameisen wie der Argentinischen Ameise (Linepithema humile) oder der Roten Feuerameise (Solenopsis invicta) leiden der Auswertung zufolge heimische Tiergruppen von Vögeln über Reptilien wie Jungschildkröten und Eidechsen bis zu Krustentieren wie Landkrabben. Typisch sind neben Verhaltensstörungen wie verringerten Ruhezeiten oder exzessiver Körperreinigung vor allem Verletzungen durch aggressive oder giftige Stiche verschiedener invasiver Ameisenarten. Diese führen in vielen Fällen zu langwierigen, qualvollen Todesverläufen bei einheimischen Tieren. Invasive Vogelarten fressen einheimische Tiere oder konkurrieren mit ihnen um Beute. Betroffen waren in den vorliegenden Studien vor allem Wat‑ und Seevögel sowie Vögel auf Inseln. Insgesamt waren die Auswirkungen durch invasive Vögel aber weniger schwerwiegend als jene durch Ameisen.

Die Autoren betonen, dass gerade für weniger offensichtliche oder längerfristige Belastungen vermehrte physiologische Messungen hilfreich wären, um Intensität und Dauer von Leiden genauer zu quantifizieren. Weiterhin weisen sie auf eine systematische Verzerrung der verfügbaren Daten hin: Publizierte Fälle beschreiben eher gravierende Auswirkungen, sodass weniger dramatische Folgen vermutlich untererfasst sind.

FU Berlin

Originalpublikation:

Evans, T., Mendl, M. Quantifying and categorising the animal welfare impacts caused by biological invasions. Nat Commun 17, 3899 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72154-9

Stammzellforschung: Genetische Vorgänge zerstörungsfrei aus Zellen ablesen

Tue, 05 May 2026 14:42:24 +0200

Normalerweise müssen Zellen für eine sogenannte Transkriptom-Analyse, die zeigt, welche Gene gerade aktiv abgelesen werden, aufgelöst werden, was eine wiederholte Messung an denselben Zellen unmöglich macht. Die Forschenden um Gil Westmeyer, Professor für Neurobiological Engineering an der TUM, nutzen für ihren neuen, NTVE (Non-destructive Transcriptomics via Vesicular Export) genannten, Untersuchungsprozess virusähnliche Partikel. Diese schleusen Boten-RNA – also die aktiven Genprodukte – in winzigen Bläschen aus der lebenden Zelle hinaus.

Die RNA wird dann außerhalb der Zelle aus den Transportbläschen extrahiert und analysiert. Die Forschenden können so feststellen, welche Gene gerade aktiv sind. Die Ergebnisse der mit dem neuen Prozess gewonnenen Informationen stimmen hervorragend mit Vergleichsmessungen nach der herkömmlichen Standardmethode überein – ohne den gravierenden Nachteil der dauerhaften Zerstörung der untersuchten Zelle.

Die neue Methode erlaubt dadurch Probenahmen über mehrere Tage hinweg, etwa um die Entwicklung von Stammzellen zu Herzmuskelzellen oder Keimblättern engmaschig zu überwachen. Sie funktioniert auch bei Neuronen und Mischungen verschiedener Zelltypen, sodass sich die Kommunikation zwischen den Zellen analysieren lässt.

Hoffnung für bessere Behandlungsmethoden von schweren Krankheiten

Prof. Gil Westmeyer betont: „Diese Methode stellt der biomedizinischen Forschung ein mächtiges neues Instrument zur Verfügung. Wir werden tagesgenaue Einblicke in die Reifung und Funktionalität von Stammzellen erhalten. Das könnte zukünftige Zelltherapien zielgenauer und effektiver machen.“

Erstautor Niklas Armbrust und Co-Corresponding-Autor Dr. Jeffery Truong ergänzen: „Unsere neue Methode ermöglicht es auch, Zellen genetisch auf die Implantation in Gewebe vorzubereiten. Zudem lässt sich NTVE potenziell für die Langzeitanalyse von Organoiden sowie für die weitere Erforschung von Tumoren und ihrer Kommunikation nutzen.“

TUM

Originalpublikation:

Niklas Armbrust, Martin Grosshauser et al: Non-destructive transcriptomics via vesicular export, erschienen in: Nature Communications 17, 3812 (2026), https://doi.org/10.1038/s41467-026-72072-w

Evolution einer außergewöhnlichen Photosynthese in tropischen Bäumen entschlüsselt

Tue, 05 May 2026 12:29:56 +0200

Um 1800 machte Alexander von Humboldt eine ungewöhnliche Beobachtung. Er tauchte das Blatt eines tropischen Baumes ins Wasser und stellte fest, dass trotz Sonneneinstrahlung keine Sauerstoffblasen – wie bis dahin bekannt – entstanden. Diese Pflanze hält Blattöffnungen, die eigentlich der Aufnahme von CO2 und der Abgabe von Sauerstoff am Tage dienen, tagsüber geschlossen und vermeidet so Wasserverlust durch Verdunstung. CO₂ wird dann nachts aufgenommen und chemisch gebunden und gespeichert in Form der Apfelsäure . Dieses Prinzip wird als “CAM-Photosynthese” (Crassulacean Acid Metabolism) bezeichnet. Wie sich diese Strategie bei der Gattung Clusia evolutionär differenziert hat und warum sie in unterschiedlichen Ausprägungen vorkommt, war bislang nur unzureichend verstanden.

Über die Studie

Im Rahmen der Studie unter Leitung von Wolfram Weckwerth an der Universität Wien wurde das Erbgut von drei Clusia-Arten analysiert, die unterschiedliche CAM-Ausprägungen repräsentieren: Clusia rosea, Clusia minor und Clusia major. Dabei kombinierte das Forschungsteam molekulare Daten mit physiologischen Messungen unter realitätsnahen Umweltbedingungen.

Vom Erbgut zur Photosynthese

Die Gattung Clusia umfasst die einzigen bekannten Bäume, die CAM betreiben und zeigt eine außergewöhnliche Bandbreite an Photosynthese – von klassischer C₃-Photosynthese, bei der Pflanzen tagsüber Kohlendioxid aufnehmen, bis zu stark ausgeprägtem CAM. Diese Vielfalt macht sie zu einem idealen Forschungsmodell für evolutionäre Übergänge zwischen verschiedenen Photosyntheseformen. Die Analysen zeigten, dass alle drei Clusia-Arten uralte Polyploide sind – ihre Genome wurden im Laufe der Evolution vervielfacht (Polyploidisierung) und anschließend über lange Zeiträume hinweg umgebaut (Diploidisierung). "Dabei gehen Genkopien verloren, werden deaktiviert oder übernehmen neue Funktionen", erklärt Erstautor Hannes Kramml von der Abteilung Molekulare Systembiologie, Department für funktionelle und evolutionäre Ökologie, an der Universität Wien. Johannes Herpell, weiterer Erstauthor der Studie, fügt hinzu: "Besonders betroffen sind Gene, die für die nächtliche CO₂-Speicherung im CAM-Stoffwechsel entscheidend sind." Studienleiter Wolfram Weckwerth erklärt: "Die Genome haben sich nicht einfach nur vervielfacht; sie wurden über Millionen von Jahren reorganisiert, reduziert und funktionell neu verdrahtet. Diese enorme Plastizität erklärt die physiologische Vielfalt des CAM in der Gattung Clusia."

CAM unter realistischen Umweltbedingungen

Um die Auswirkungen dieser genetischen Unterschiede zu untersuchen, analysierte das Team die Pflanzen im Tagesverlauf unter naturnahen Gewächshausbedingungen mit variierender Wasserverfügbarkeit. Dabei kombinierten sie physiologische Messungen mit Analysen von Genaktivität, Proteinen und Stoffwechselprodukten. Clusia rosea betreibt starkes CAM mit ausgeprägter nächtlicher Speicherung von Kohlendioxid in Form von Apfelsäure. Clusia minor aktiviert CAM vor allem unter Stressbedingungen, während Clusia major eine Mischform aus C₃-Photosynthese und CAM zeigt. Diese Unterschiede zeigen sich konsistent in Genaktivität und Stoffwechselprofilen und lassen sich mit den nun identifizierten genetischen Veränderungen in Verbindung bringen. CAM erscheint hier nicht als einmaliges evolutionäres Ereignis, sondern als Ergebnis wiederholter genomischer Umgestaltung, die es den Arten ermöglichte, sich an sehr unterschiedliche ökologische Nischen anzupassen.

Bedeutung für Landwirtschaft und Klimaresilienz

CAM-Pflanzen benötigen deutlich weniger Wasser und gelten daher als mögliche Vorbilder für klimaresistente Nutzpflanzen. Die neuen Genomdaten ermöglichen es, Stoffwechselprozesse zu identifizieren, die mit effizienter CO₂-Speicherung und hoher Wassernutzungseffizienz verbunden sind. Langfristig könnten diese Erkenntnisse dazu beitragen, Nutzpflanzen gezielter an trockene Umweltbedingungen anzupassen.

Universität Wien

Originalpublikation:

Kramml, H.M., Herpell, J.B., Priemer, C. et al. Clusia genomes shed light on the evolution and diversity of crassulacean acid metabolism physiotypes. Nat Commun 17, 3937 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-71958-z

Weniger Tierleid in der Krebsforschung durch FKS-freie Zellkulturmodelle

Tue, 05 May 2026 10:20:45 +0200

Vier häufig genutzte menschliche Krebszelllinien angepasst

Um den Wechsel zu einer FKS-freien Zellkultur voran zu treiben, hat die Arbeitsgruppe von Dr. Sonja Eberth, die am Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH die Arbeitsgruppe Tumorbiologie der Abteilung Menschliche und Tierische Zellkulturen leitet, vier häufig genutzte menschliche Krebszelllinien (HELA, HL-60, K-562, JIMT-1) an verschiedene tierkomponentenfreie Medien angepasst. Als Ersatz für das problematische Kälberserum kamen humanes Plättchenlysat, aber auch verschiedene vollständig chemisch definierte Medien zum Einsatz. Mittels umfassender makroskopischer und molekularer Charakterisierung konnte gezeigt werden, dass die für die Krebserkrankungen charakteristischen Merkmale in den FKS-freien Zellkulturen erhalten geblieben sind. In geeigneten Alternativmedien sind die Zelllinien folglich ebenso gut für die Forschung einsetzbar wie die FKS-haltigen Kulturen. Diese Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Alternatives to Animal Experimentation publiziert.

FKS-freie Zelllinien im DSMZ-Portfolio

Um als erste Zelllinienbank nachhaltig den Wechsel zu einer FKS-freien und gleichzeitig reproduzierbareren Zellkultur zu fördern, werden die erfolgreich adaptierten und charakterisierten Krebszelllinien jetzt auch über den Katalog der DSMZ der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt. Die erste Zelllinie aus dieser Reihe ist die Leukämiezelllinie HL-60, die an ein vollständig chemisch definiertes Medium adaptiert wurde https://www.dsmz.de/collection/catalogue/details/culture/ACC-11010). „Somit müssen von einzelnen Arbeitsgruppen nicht mehr Zeit und Geld in die Hand genommen werden, um eine Krebszelllinie auf ein FKS-freies Medium umzustellen und zu charakterisieren. Da die von uns adaptierten Zellen und ihre molekularen Daten verfügbar sind, kann datenbasiert entschieden werden, ob sich auch die FKS-freie Kultur für das jeweilige Forschungsprojekt eignet“, so Dr. Sonja Eberth.

Leibniz-Institut DSMZ

Originalpublikation:

Koelz, A. L., Pommerenke, C., Woitschewski, P., Merkhoffer, Y., Dirks, W. G., & Eberth, S. (2026). Multiparametric evaluation of different FBS-free replacement media for widely used human cancer cell lines. ALTEX - Alternatives to Animal Experimentation. https://doi.org/10.14573/altex.2512111

Lichtgesteuert – Fischlarven im Bodensee

Tue, 05 May 2026 10:03:51 +0200

Wie finden winzige Fischlarven in einer komplexen und gefährlichen Umwelt ihren Weg? Und welche Rolle spielen dabei unterschiedliche Lichtfarben? Diese Fragen sind kaum erforscht. Eine neue Studie der Fischereiforschungsstelle (FFS) Langenargen und der Universität Konstanz zeigt nun erstmals detailliert, wie junge Blaufelchen Licht nutzen, um geeignete Lebensräume zu finden – und wie empfindlich dieses System auf Umweltveränderungen reagiert.

Schon kurz nach dem Schlüpfen orientieren sich die Larven am Licht. Besonders stark werden sie dabei von grünem und gelbem Licht angezogen. Dieses Verhalten ist überlebenswichtig: Es führt sie aufgrund der speziellen Lichtverhältnisse unter Wasser gezielt in flache Uferbereiche – ihre „Kinderstuben“, in denen sie Nahrung finden und vergleichsweise gut geschützt aufwachsen können.

Um dieses Verhalten genauer zu untersuchen, prüften die Forschenden, wie die Tiere in einem künstlichen Y-förmigen Labyrinth auf unterschiedliche Lichtfarben reagieren. Gleichzeitig analysierten sie, wie sich erhöhte Wassertemperaturen – wie sie im Zuge der Klimakrise vermehrt auftreten – auf ihre Orientierung auswirken.

Die Ergebnisse zeigen: Ganz junge Fischlarven folgen gezielt Licht im grün-gelben Bereich. Mit fortschreitendem Alter nimmt diese Anziehung wieder ab – ein Mechanismus, der die Jungfische später wieder in tiefere Bereiche des Gewässers lenkt. Unter erhöhten Temperaturen verändert sich dieser Ablauf jedoch: Die Entwicklung beschleunigt sich, und die Lichtorientierung wird früher und weniger zielgerichtet angepasst. Dadurch könnten Larven ihre geschützten Aufwuchsgebiete verfrüht verlassen.

Auch künstliches Licht beeinflusst dieses empfindliche System. Straßenbeleuchtung entlang des Bodenseeufers kann Fischlarven in ungeeignete Bereiche locken, wo sie schlechtere Nahrungsbedingungen vorfinden und stärker Fressfeinden ausgesetzt sind. Zudem kann künstliches Licht ihren natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus stören.

„Derzeit ist dieser Effekt im Bodensee vermutlich noch von begrenzter Bedeutung“, sagt Alexander Brinker von der Fischereiforschungsstelle Langenargen. Der Professor der Universität Konstanz warnt indes: „Doch mit dem fortschreitenden Klimawandel – insbesondere häufigeren Hitzewellen – könnte sich das Zusammenspiel aus Temperaturstress und Lichtverschmutzung künftig zu einem ernstzunehmenden Problem entwickeln.“

Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse auch vergleichsweise einfache Lösungsansätze auf, so Brinker: Da Fischlarven besonders auf bestimmte Wellenlängen reagieren, könnte eine gezielte Anpassung von Lichtfarben im Uferbereich helfen, negative Effekte deutlich zu reduzieren.

Universität Konstanz

Originalstudie:

Roberts, B. J., J.Baer, A.Ros, and A.Brinker. 2026. “Heatwaves and Anthropogenic Light May Disrupt Phototaxis-Based Behaviours That Regulate Early-Life Migrations of Fish.” Freshwater Biology71, no. 4: e70219. https://doi.org/10.1111/fwb.70219

Wie Pflanzen ihre Energie unter Stress neu ausbalancieren

Tue, 05 May 2026 09:57:47 +0200

Wenn Proteine aus dem Gleichgewicht geraten

In jeder Zelle müssen Tausende Proteine korrekt hergestellt, gefaltet und reguliert werden. Unter Stressbedingungen gerät dieses Gleichgewicht – die sogenannte Proteostase – ins Wanken. Fehlgefaltete oder beschädigte Proteine sammeln sich an und können die Zelle schädigen. Um dem entgegenzuwirken, nutzen Zellen das Proteasom, eine Art molekulare Recyclinganlage, die defekte Proteine abbaut. Bislang war jedoch unklar, wie Zellen diese Aktivität an unterschiedliche Stresssituationen innerhalb der Zelle anpassen.

Ein Kontrollzentrum im endoplasmatischen Retikulum

Das Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum um Prof. Dr. Suayb Üstün konnte zeigen, dass zwei zentrale Regulatoren diese Anpassung steuern: die Transkriptionsfaktoren NAC53 und NAC78. Sie befinden sich am endoplasmatischen Retikulum (ER), einem wichtigen Ort für die Proteinproduktion. „Wir haben herausgefunden, dass diese Faktoren wie eine Schaltzentrale fungieren“, erklärt Gautier Langin, Erstautor der Studie. „Sie integrieren Stresssignale aus verschiedenen Zellbereichen und entscheiden, wie die Zelle darauf reagiert.“ Unter normalen Bedingungen werden NAC53 und NAC78 schnell abgebaut. Bei Stress hingegen werden sie aktiviert, wandern in den Zellkern und schalten dort Gene ein, die den Proteinabbau verstärken.

Ein neuer Mechanismus: ERAS

Ein zentraler Durchbruch der Arbeit ist die Entdeckung eines neuen Regulationsmechanismus, der als ER-assoziierte Sortierung (ERAS) bezeichnet wird. Dieser Prozess bestimmt, ob NAC53 und NAC78 abgebaut oder aktiviert werden. „Das ist ein grundlegender Mechanismus der Zellregulation“, sagt Suayb Üstün, Letztautor der Studie. „Die Zelle nutzt einen einzigen Kontrollpunkt, um zwischen Abbau und Aktivierung dieser Faktoren zu entscheiden.“

Überraschend zeigte die Studie, dass NAC53 und NAC78 nicht nur den Proteinabbau aktivieren, sondern gleichzeitig die Photosynthese unterdrücken – also den Prozess, mit dem Pflanzen Energie gewinnen. Damit wird ein zentraler Zielkonflikt sichtbar: Unter Stress stellt die Zelle Wachstum und Energieproduktion zurück, um ihre Stabilität zu sichern. „Wenn sich beschädigte Proteine ansammeln, reduziert die Zelle gezielt energieintensive Prozesse wie die Photosynthese“, erklärt Langin. „Das hilft, weiteren Schaden zu vermeiden.“

Kommunikation innerhalb der Zelle

Die Ergebnisse zeigen zudem, dass dieser Mechanismus verschiedene Zellkompartimente miteinander verbindet – insbesondere den Zellkern und die Chloroplasten, in denen die Photosynthese stattfindet. So wird eine koordinierte Stressantwort über die gesamte Zelle hinweg ermöglicht.

Perspektiven für robustere Pflanzen

Die Studie liefert ein neues Verständnis dafür, wie Zellen unter Stress ihr Gleichgewicht bewahren. Da ähnliche Mechanismen auch in anderen Organismen existieren, könnten die Ergebnisse weit über die Pflanzenbiologie hinaus relevant sein. „Diese Art der Regulation ist vermutlich evolutionär konserviert“, sagt Üstün. „Sie eröffnet neue Perspektiven darauf, wie Zellen Proteinkontrolle und Stoffwechsel miteinander verknüpfen.“ Ein besseres Verständnis dieser Prozesse könnte dazu beitragen, Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegenüber Umweltstress wie Hitze, Trockenheit oder Krankheitserregern zu machen. „Wenn wir diese Zusammenhänge verstehen, können wir gezielt eingreifen und Pflanzen robuster machen“, so Üstün.

Ruhr-Universität Bochum

Originalpublikation:

Gautier Langin, Margot Raffeiner, David Biermann, Mirita Franz, Daniela Spinti, Frederik Börnke, Boris Macek, Suayb Üstün: Proteotoxic Stress Response is Governed by ER-associated Sorting of Proteasome Transcriptional Activators, in: Molecular Cell, 2026, DOI: 10.1016/j.molcel.2026.04.004, https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(26)00238-8