VBIO News http://example.com VBIO News de Copyright Fri, 03 Jul 2026 13:03:02 +0200 Fri, 03 Jul 2026 13:03:02 +0200 TYPO3 news-39223 Fri, 03 Jul 2026 11:53:55 +0200 Schlüsselprotein βKNL2 steuert korrekte Chromosomenverteilung bei Arabidopsis thaliana https://www.vbio.de/aktuelles/details/schluesselprotein-bknl2-steuert-korrekte-chromosomenverteilung-bei-arabidopsis-thaliana Ein internationales Forschungsteam hat einen Mechanismus entdeckt, der dafür sorgt, dass Pflanzenzellen ihr Erbgut, während der Zellteilung zuverlässig weitergeben. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Protein βKNL2. An der Modellpflanze Arabidopsis konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen, wie das Protein seine korrekte Position auf den Chromosomen findet, mit anderen Molekülen zusammenwirkt und so zum Aufbau des Kinetochor beiträgt, eines zentralen Proteinkomplexes, der für die Verteilung der Chromosomen wichtig ist. Damit aus einer einzelnen Zelle neue Blätter, Wurzeln, Blüten oder auch Samen entstehen können, muss das Erbgut bei jeder Zellteilung exakt auf die Tochterzellen verteilt werden. Bereits kleinste Fehler können dazu führen, dass wichtige Informationen verloren gehen oder die Chromosomen falsch verteilt werden. Eine Schlüsselrolle in diesem Prozess spielt das sogenannte Kinetochor. Dabei handelt es sich um einen zentralen Proteinkomplex, der sich am Zentromer des Chromosoms bildet. Das Zentromer ist der Bereich, an dem bei der Zellteilung die Zugfasern ansetzen, um eine korrekte Verteilung auf die Tochterzellen zu gewährleisten. 

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

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

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

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

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

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

IPK Leibniz-Institut


Originalpublikation:

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

]]>
Wissenschaft Sachsen-Anhalt
news-39222 Fri, 03 Jul 2026 11:35:20 +0200 Programmierbare molekulare Maschinen rücken näher: Robuster elektrischer DNA-Schalter entwickelt https://www.vbio.de/aktuelles/details/programmierbare-molekulare-maschinen-ruecken-naeher-robuster-elektrischer-dna-schalter-entwickelt Die Entwicklung programmierbarer molekularer Maschinen rückt näher. Forschenden ist es nun gelungen, einen extrem zuverlässigen und stabilen DNA-Schalter zu entwickeln. Er kann elektrisch gesteuert und für die Kontrolle molekularer Funktionen genutzt werden. Der Nanoschalter blieb über mehrere Hunderttausend Schaltzyklen funktionsfähig.  Der Schalter besteht aus DNA-Origami, also aus DNA-Fäden, die sich gezielt zu winzigen Bauteilen falten lassen. Das Team entwickelte daraus einen DNA-Schalter mit zwei stabilen Stellungen. Ein kurzer elektrischer Impuls genügt, um die Struktur innerhalb von Millisekunden von einer Stellung in die andere zu bringen. Danach bleibt sie ohne weitere Energiezufuhr in ihrer neuen Position.

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

Zwei mögliche Anwendungen schon erfolgreich getestet

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

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

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

Technische Universität München


Originalpublikation:

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

]]>
Wissenschaft Bayern
news-39221 Fri, 03 Jul 2026 10:40:09 +0200 Jagdverhalten prägt die Evolution der Spinnenaugen https://www.vbio.de/aktuelles/details/jagdverhalten-praegt-die-evolution-der-spinnenaugen Eine neue Studie eines internationalen Teams von Forschenden zeigt: Jagdspinnen entwickelten unabhängig voneinander nach vorne gerichtete Augenanordnungen – ihre Sehorgane entwickelten sich dabei als flexible, modulare Systeme. Der vordere Bereich des Spinnenkörpers wird damit zu einem vielseitigen visuellen Zentrum, in dem verschiedene Augen unterschiedliche Aufgaben übernehmen und dennoch gemeinsam dasselbe Ziel verfolgen.  Wie Tiere ihre Umwelt wahrnehmen, beeinflusst maßgeblich, wie sie Nahrung finden, Gefahren erkennen und sich orientieren. Bei Wirbeltieren mit zwei Augen verrät die Stellung der Augen häufig die Lebensweise: Räuber wie Löwen besitzen nach vorn gerichtete Augen für präzises räumliches Sehen, während Beutetiere wie Hirsche seitlich angeordnete Augen haben, die ein breites Sichtfeld ermöglichen. Doch wie funktioniert dieses Prinzip bei Spinnen, die meist über acht Augen in unterschiedlichsten Anordnungen verfügen?

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

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

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

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

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

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

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


Originalpublikation:

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

]]>
Wissenschaft Berlin
news-39220 Fri, 03 Jul 2026 10:36:01 +0200 Mikrobielles Erbe gegen Stress https://www.vbio.de/aktuelles/details/mikrobielles-erbe-gegen-stress Ein Umweltbakterium könnte bis in die nächste Generation vor den Folgen von Stress schützen. Hinweise darauf zeigten sich in einer Studie im Mausmodell von Ulmer und Frankfurter Forschenden. Die Nachkommen behandelter Muttertiere waren demnach im Erwachsenenalter besser vor Stressfolgen geschützt als Vergleichstiere, obwohl sie selbst das Bakterium nie erhalten hatten. Eine Rolle könnte dabei das Darmmikrobiom spielen, das bei den Nachkommen verändert war.  „Stress endet nicht im Kopf. Er verändert den ganzen Körper, die Hormone, das Immunsystem und vermutlich auch das Zusammenspiel mit den Darmbakterien“, sagt Professor Stefan O. Reber, Leiter der Sektion für Molekulare Psychosomatik an der Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie des Universitätsklinikums Ulm. Reber koordinierte die Studie gemeinsam mit seinem Fachkollegen Professor David A. Slattery von der Goethe-Universität Frankfurt. „Uns interessiert, warum derselbe Stressor bei manchen Organismen schwerwiegende gesundheitliche Folgen hat, während andere widerstandsfähig bleiben.“ Diese Frage erforscht Rebers Sektion an der Schnittstelle von Stressforschung, Immunologie und Mikrobiomforschung.

Neu in der aktuellen Studie ist der Blick auf die nächste Generation: Kann ein mikrobieller Reiz der Muttergeneration die Stressresilienz ihrer Nachkommen beeinflussen? Dabei knüpft das Team an die sogenannte „Old Friends“-Hypothese an. Mit den „alten Freunden“ sind Mikroorganismen aus der Umwelt gemeint, die Mensch und Tier über lange Zeiträume der Evolution begleitet haben. Weil sich auch das Immunsystem in Gegenwart solcher Mikroorganismen entwickelt hat, könnten ihre Signale bis heute dazu beitragen, Stressfolgen abzumildern. Etwa indem sie dem Immunsystem helfen, harmlose Reize von echten Gefahren zu unterscheiden und Entzündungsreaktionen angemessen zu regulieren.

In modernen, stark urbanisierten Lebensräumen ist der Kontakt mit solchen Mikroorganismen aber oft eingeschränkt, was dazu beitragen könnte, dass wichtige Reize für die Immunregulation fehlen. Das ist insbesondere für stressassoziierte psychosomatische Krankheitsbilder relevant, darunter Angststörungen, Depressionen, Herz-Kreislauf-Störungen oder entzündliche Darmerkrankungen. Denn viele davon gehen mit einer Überreaktion des Immunsystems und dauerhaften unterschwelligen Entzündungsprozessen einher.

In der aktuellen Studie behandelten die Forschenden weibliche Mäuse mit einem Umweltbakterium. Vor einer Trächtigkeit erhielten die Tiere ein durch Hitze inaktiviertes Präparat des nicht krankmachenden Bodenbakteriums Mycobacterium vaccae ATCC 15483ᵀ. Anschließend untersuchten die Forschenden, wie die Nachkommen im Erwachsenenalter auf chronischen psychosozialen Stress reagierten. Dafür analysierten sie Verhalten, körperliche Stressfolgen, Immunsystem und Mikrobiom der Tiere. Erfasst wurden unter anderem generelle und soziale Ängstlichkeit, Skelettwachstum, immunologische Veränderungen etwa am Thymus oder der Milz sowie Veränderungen des Darmmikrobioms.

„Dabei zeigte sich, dass die Nachkommen der behandelten Muttertiere im Erwachsenenalter besser vor typischen Folgen von Stress geschützt waren als die Nachkommen unbehandelter Tiere“, sagt Jessica Schiele, Doktorandin in der Sektion für Molekulare Psychosomatik des Universitätsklinikums Ulm und Erstautorin der Studie. Besonders deutlich war dieser Effekt bei männlichen Nachkommen: Bei ihnen fielen mehrere körperliche Stressfolgen geringer aus, etwa Veränderungen an Milz, Thymus und Knochen. Auch Hinweise auf eine Belastung des Immunsystems waren weniger ausgeprägt. 

Die weiblichen Befunde waren schwerer zu interpretieren, weil das Stressverfahren bei weiblichen Nachkommen weniger klare Stresszeichen auslöste. „Grundsätzlich aber sehen wir, dass die Behandlung der Muttergeneration einen biologischen Effekt in der nächsten Generation auslösen kann“, so Professor Reber. „Was die Befunde so interessant macht, ist dass der Effekt sich bei Nachkommen zeigt, obwohl sie selbst nicht mit dem Bakterium behandelt worden waren.“ Eine Rolle könnte dabei auch das Darmmikrobiom spielen. Die Forschenden fanden Hinweise darauf, dass sich nach Behandlung der Muttertiere bei den Nachkommen auch die Zusammensetzung der Darmbakterien veränderte. Unter anderem war das Mikrobiom vielfältiger. Zudem traten bestimmte Bakteriengruppen häufiger auf, die zur Darmgesundheit und Immunregulation beitragen können, etwa weil sie Stoffwechselprodukte wie kurzkettige Fettsäuren bilden.

„Die Ergebnisse lassen sich zwar nicht unmittelbar auf den Menschen übertragen“, erklärt Schiele. „Aber unsere Daten weisen darauf hin, dass das Mikrobiom ein möglicher Vermittler dieser generationsübergreifenden Effekte sein könnte.“ Damit liefert die Studie neue Ansätze, um besser zu verstehen, wie mikrobielle Umweltkontakte, Immunsystem, Darmmikrobiom und Stressresilienz zusammenhängen.

Langfristig könnten ihre Erkenntnisse dazu beitragen, stressassoziierte psychosomatische Erkrankungen besser zu verstehen und neue Präventionsstrategien zu entwickeln, die ein gesundes und vielfältiges Darmmikrobiom unterstützen. Denkbar wären neben Probiotika, also Präparaten mit nützlichen Mikroorganismen, auch Präbiotika, die als Nahrungsbestandteile nützliche Darmbakterien fördern. Eine weitere Möglichkeit wären sogenannte Postbiotika, etwa Bestandteile hitzeinaktivierter „Alter Freunde“, die als Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt werden könnten. Gefördert wurde die Studie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. An der Arbeit beteiligt waren Forschende aus mehreren Einrichtungen des Universitätsklinikums Ulm, von der Goethe-Universität Frankfurt und von der University of Colorado Boulder in den USA.

Universität Ulm


Originalpublikation:

Schiele, J., Tsai, P. L., et al. (2026). Microbial Legacy: Mycobacterium vaccae ATCC 15483ᵀ intergenerationally diversifies the microbiome and enhances stress resilience in male mice. Molecular Psychiatry. https://doi.org/10.1038/s41380-026-03638-9

]]>
Wissenschaft Baden-Württemberg
news-39219 Fri, 03 Jul 2026 10:29:29 +0200 Frühlingsgefühle bei Fledermäusen? https://www.vbio.de/aktuelles/details/fruehlingsgefuehle-bei-fledermaeusen Bei Fledermäusen galt lange als gesichert, dass die Paarung ausschließlich im Herbst stattfindet. Eine internationale Studie liefert nun Hinweise darauf, dass diese Annahme möglicherweise nicht stimmt. Beim Großen Abendsegler (Nyctalus noctula) fanden die Forschenden im Frühjahr unter anderem Spermiennachweise und weitere Merkmale, die auf Paarungen nach dem Winterschlaf hindeuten.  Untersucht wurden mehrere hundert Tiere an vier Standorten in Nordostdeutschland – bei Havelberg in Sachsen-Anhalt, bei Greifswald in Mecklenburg-Vorpommern sowie an zwei weiteren Standorten in Brandenburg. Die Untersuchungen fanden in alten, strukturreichen Wäldern mit Baumhöhlen und Fledermauskästen statt.

„Unsere Daten liefern mehrere unabhängige Hinweise darauf, dass auch im Frühjahr noch Fortpflanzungsprozesse stattfinden“, sagt Erstautorin Xenia Mathgen, die die Studie im Rahmen ihrer Masterarbeit an der Universität Greifswald durchgeführt hat. „Das bedeutet, dass die Paarung im Herbst nicht der einzige relevante Zeitraum ist. Das Paarungsverhalten ist deutlich flexibler, als bislang angenommen“, so Mathgen.

Mehrere biologische Indikatoren sprechen für Aktivität

Das Forschungsteam untersuchte Reproduktionsorgane, hormonelle Merkmale und zytologische Proben der Tiere. Bei vielen männlichen Fledermäusen waren im Frühjahr noch Spermien in den Nebenhoden nachweisbar. Gleichzeitig zeigten beide Geschlechter eine Vergrößerung der Wangendrüsen, die während der Paarungszeit eine Rolle bei der Kommunikation spielen.

Auch bei den Weibchen ergaben die Untersuchungen Hinweise auf Fortpflanzungsaktivität: In Vaginalproben wurden Spermien nachgewiesen, obwohl sich viele Tiere im März noch nicht in der Phase des Eisprungs befanden.
„Die Kombination dieser Befunde ist konsistent mit aktiven Paarungen nach dem Winterschlaf“, erklärt Dr. Marcus Fritze von der Universität Greifswald, Angewandte Zoologie und Naturschutz. „Möglicherweise stellt das Frühjahr eine Art ‚letzte Chance‘ dar, falls es im Herbst nicht zu einer erfolgreichen Paarung gekommen ist, oder Männchen niedrigeren Ranges versuchen ihre im Herbst verpasste Chance zu nutzen.“

Bedeutung für Lebensräume und Naturschutz

Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung alter, höhlenreicher Wälder als zentrale Lebens- und Fortpflanzungsräume für den Großen Abendsegler. Diese Wälder bieten nicht nur Quartiere für den Winterschlaf, sondern auch Strukturen, die für die Fortpflanzung essenziell sind.

Fledermauskästen können natürliche Baumhöhlen zwar ergänzen, ersetzen jedoch keinen vollständigen Waldlebensraum. Der langjährige Fledermausschützer Peter Busse, der ein großes Kastenrevier im Havelberger Forst betreut, betont: „Wir sehen seit Langem, wie wichtig diese Wälder für die Abendsegler sind. Wenn diese Lebensräume verloren gehen, verlieren die Tiere weit mehr als nur Schlafplätze.“

Bedeutung im Kontext des Klimawandels

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Fortpflanzungszyklus des Großen Abendseglers flexibler sein könnte als bislang angenommen. Eine solche Anpassungsfähigkeit könnte in Zeiten klimatischer Veränderungen von Vorteil sein und gleichzeitig macht die Studie deutlich, wie wichtig stabile Lebensräume für die Erhaltung von Arten sind. „Ein besseres Verständnis der Reproduktionsbiologie ist eine wichtige Grundlage für wirksamen Fledermausschutz“, betont Fritze. „Nur wenn wir wissen, wann und wo Fortpflanzung tatsächlich stattfindet, können Schutzmaßnahmen gezielt greifen.“

Universität Greifswald


Originalpublikation:

Mathgen, X., Busse, P., Fasel, N. J., Kravchenko, K., Scheuerlein, A., Holtze, S., Fritze, M. (2026): Reproductive timing in bats: evidence of spring mating following hibernation. Mammalian Biology, 15 April 26. https://doi.org/10.1007/s42991-026-00581-8

]]>
Wissenschaft Mecklenburg-Vorpommern
news-39218 Fri, 03 Jul 2026 10:25:03 +0200 Künstliche Intelligenz macht versteckte Wald-Invasion sichtbar https://www.vbio.de/aktuelles/details/kuenstliche-intelligenz-macht-versteckte-wald-invasion-sichtbar Forschende kartieren mit Drohnen und KI erstmals die invasive Baumart Götterbaum unter Baumkronen  Wie lässt sich eine invasive Pflanzenart im Unterwuchs eines Waldes aufspüren? Ein Forschungsteam der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) hat dafür eine neuartige Methode entwickelt: Mit handelsüblichen Drohnen, Schrägluftbildern aus mehreren Blickwinkeln und Künstlicher Intelligenz gelang es erstmals, den invasiven Götterbaum (Ailanthus altissima) auch dort zu kartieren, wo er bislang unsichtbar blieb – unter dem Kronendach eines dürregeschädigten Waldes in Südhessen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift „ISPRS Open Journal of Photogrammetry and Remote Sensing“ veröffentlicht. 

Invasive Arten wie der Götterbaum können heimische Ökosysteme erheblich verändern. Ihr Monitoring aus der Luft stößt jedoch an Grenzen: Gängige Verfahren werten sogenannte Orthomosaike aus – das sind aus vielen Einzelbildern zusammengesetzte, von oben betrachtete Gesamtkarten. Was unter den Baumkronen verborgen liegt, bleibt dabei systematisch unsichtbar. Genau hier setzt die Studie an. Die Forschenden werteten die unbearbeiteten Originalaufnahmen der Drohne mit Künstlicher Intelligenz aus und verknüpften die Ergebnisse zu einem dreidimensionalen Modell des Waldes. Das Ergebnis war eindeutig: Über 40 Prozent des tatsächlichen Götterbaum-Befalls lagen verborgen unter dem Kronendach – und wären mit herkömmlichen Methoden unentdeckt geblieben.

„Ein erheblicher Teil dieser Invasion spielt sich im Verborgenen ab, unter dem Kronendach“, erläutert PD Dr. André Große-Stoltenberg, Letztautor der Studie und Forscher an der Professur für Landschaftsökologie und Landschaftsplanung und am Zentrum für internationale Entwicklungs- und Umweltforschung (ZEU) der JLU. „Erst die Kombination aus Schrägluftbildern und Künstlicher Intelligenz macht diese versteckte Invasion sichtbar – und liefert ein realistisches Bild ihres tatsächlichen Ausmaßes.“

Ein weiteres Ergebnis überraschte das Team: Die KI-Modelle arbeiteten genauer, wenn sie mit den unbearbeiteten Originalaufnahmen trainiert wurden, statt mit den sonst üblichen, aufwendig zusammengesetzten Orthomosaiken. „Das vereinfacht den Arbeitsablauf und macht die Methode für die Praxis attraktiv“, so Erstautor Marcel Dogotari.

Für die Untersuchung wurden Drohnenflüge über Waldflächen bei Pfungstadt und Seeheim-Jugenheim (Landkreis Darmstadt-Dieburg) durchgeführt. Die Auswertung der unbearbeiteten Originalaufnahmen erfolgte mittels neuronaler Netze, einem Verfahren des maschinellen Lernens zur automatisierten Erkennung von Bildinhalten. Anschließend projizierten die Forschenden die Ergebnisse mithilfe photogrammetrischer Verfahren auf eine georeferenzierte dreidimensionale Punktwolke des Waldes.

Der Ansatz liefert nicht nur genauere Karten, sondern auch reichhaltigere räumliche Informationen und dürfte sich besser auf andere Gebiete übertragen lassen. Da er sich auch auf bereits vorhandene Bilddatensätze anwenden lässt, eröffnet er nach Einschätzung der Forschenden neue Möglichkeiten – für das Monitoring invasiver Arten ebenso wie für die Vegetationsforschung insgesamt. Damit könnte die Methode künftig Entscheidungen im Natur- und Umweltschutz unterstützen.

Neben der Professur für Landschaftsökologie und Landschaftsplanung sowie dem Zentrum für internationale Entwicklungs- und Umweltforschung (ZEU) der Justus-Liebig-Universität Gießen waren Forschende der Hochschule Rhein-Waal an der Publikation beteiligt. Die Arbeit ist im Projekt MonA (Monitoring von naturschutzrelevanten Arten und Renaturierungsmaßnahmen per Fernerkundung) entstanden, das durch den Hessischen Biodiversitätsforschungsfonds des Hessischen Landesamtes für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) gefördert wurde.

Universität Gießen


Originalpublikation:

Marcel Dogotari, Till Kleinebecker, Rolf Becker, André Große-Stoltenberg: Mapping understorey tree invasion in a drought-affected forest using multi-view UAV imagery and deep learning, ISPRS Open Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Volume 21, 2026, 100133, ISSN 2667-3932. https://doi.org/10.1016/j.ophoto.2026.100133

]]>
Künstliche Intelligenz Nachhaltigkeit/Klima Hessen
news-39217 Fri, 03 Jul 2026 09:38:59 +0200 Verborgenes Netzwerk: Wie die Umwelt unbemerkt unsere Gesundheit beeinflusst https://www.vbio.de/aktuelles/details/verborgenes-netzwerk-wie-die-umwelt-unbemerkt-unsere-gesundheit-beeinflusst Von der Luft, die wir atmen, bis zu den Lebensmitteln, die wir konsumieren, sind wir täglich Tausenden chemischen Einflüssen ausgesetzt. Doch wie sich diese auf unsere Gesundheit auswirken, ist bislang nur unzureichend verstanden. Eine neue Studie von Forschenden liefert nun einen bisher unerreichten Überblick: Unterschiedlichste Substanzen können dieselben biologischen Systeme stören und so auf vorhersagbare Weise zum Krankheitsrisiko beitragen.  Umweltverschmutzung trägt Schätzungen zufolge zu etwa jedem sechsten Todesfall weltweit bei. Dennoch kann man bisher nur selten konkrete Umweltfaktoren eindeutig mit bestimmten Krankheiten verknüpfen. Ein Grund dafür ist die enorme Komplexität des sogenannten „Exposoms“, also der Gesamtheit aller Umwelteinflüsse, denen ein Mensch im Laufe seines Lebens ausgesetzt ist. Chemische Stoffe werden traditionell nach ihrer Struktur oder Herkunft klassifiziert, doch das sagt wenig darüber aus, was sie im Körper tatsächlich bewirken. So können nahezu identische Moleküle sehr unterschiedliche Auswirkungen auf den Körper haben, während völlig verschiedene Substanzen dieselbe Krankheit auslösen können. 

Eine neue Studie unter der Leitung von Jörg Menche, Adjunct Principal Investigator am CeMM und Direktor des Ludwig Boltzmann Institut für Netzwerkmedizin, sowie mit Salvo Danilo Lombardo als Erstautor (ehemals PhD-Student am CeMM und am LBI-NetMed, zurzeit Postdoc an der Harvard Medical School), verfolgt daher einen anderen Ansatz: Statt zu fragen, wie die Chemikalien aussehen, untersuchten die Forschenden, was sie im Körper tun. Dazu analysierten sie nahezu 10.000 Umwelteinflüsse – von Schadstoffen über Nahrungsbestandteile bis hin zu Medikamenten – und kartierten, wie diese auf menschliche Gene wirken. Das Ergebnis ist ein groß angelegtes Netzwerk, das Expositionen anhand ihrer gemeinsamen biologischen Effekte miteinander verknüpft.

Beim genaueren Blick auf dieses Netzwerk zeigte sich ein klares Muster: Die Expositionen ordnen sich zu Gruppen, die gemeinsame biologische Funktionen widerspiegeln, etwa Entzündungsprozesse, Stoffwechsel oder Blutgerinnung. Innerhalb dieser Gruppen wirken chemisch sehr unterschiedliche Substanzen – von Arzneimitteln bis zu Umweltgiften – auf dieselben molekularen Signalwege. Das Netzwerk zeigt also, dass der Körper nicht auf die chemische Identität eines Stoffes reagiert, sondern auf die biologischen Systeme, die er beeinflusst.

Eine Landkarte verborgener biologischer Zusammenhänge

Um zu verstehen, warum manche Expositionen schädlicher sind als andere, untersuchte das Team, an welcher Stelle sie in die zellinternen „Verschaltung“ eingreifen, dem sogenannten Protein-Interaktionsnetzwerk. In diesem Netzwerk sind nicht alle Proteine gleich wichtig: Einige koordinieren als zentrale Knotenpunkte zahlreiche biochemische Prozesse. Die Studie zeigt, dass Expositionen, die solche zentralen Knoten angreifen, tendenziell besonders schädlich sind. Bereits die Beeinflussung eines einzelnen, stark vernetzten Proteins kann weitreichende Effekte im gesamten System auslösen. Daraus ergibt sich ein einfaches, aber grundlegendes Prinzip: Je zentraler das betroffene Ziel im biologischen Netzwerk, desto größer das potenzielle Schadensausmaß.

In einem nächsten Schritt untersuchten die Forschenden, ob sich diese molekularen Erkenntnisse auch in realen Krankheitsmustern widerspiegeln. Durch den Vergleich ihrer Netzwerkvorhersagen mit umfangreichen Gesundheits- und Umweltdaten aus ganz Europa zeigte sich: Länder mit höheren Belastungen durch bestimmte Expositionen weisen auch höhere Raten jener Krankheiten auf, die auf molekularer Ebene mit diesen Expositionen verbunden sind. Die „biologische Distanz“ zwischen einer Exposition und einer Krankheit – gemessen im Netzwerk – kann somit Hinweise darauf geben, welche gesundheitlichen Folgen wahrscheinlich sind.

Von Molekülen zur öffentlichen Gesundheit

„Zusammengefasst eröffnen unsere Ergebnisse eine neue Perspektive darauf, wie Umweltfaktoren die Gesundheit beeinflussen“, sagt Jörg Menche. „Anstatt einzelne Chemikalien isoliert zu betrachten, zeigt unsere Studie, dass viele Expositionen auf gemeinsame biologische Signalwege wirken und ein komplexes, aber strukturiertes Wirkungsgefüge bilden. Indem wir diese Zusammenhänge kartieren, können wir beginnen, die gesundheitlichen Auswirkungen von Umwelteinflüssen vorherzusagen – selbst für solche, die bislang kaum untersucht sind.“

Die Arbeit legt damit eine Grundlage für ein systematischeres Verständnis des Exposoms und schlägt eine Brücke zwischen molekularer Forschung und der öffentlichen Gesundheit. Langfristig könnten solche Ansätze dazu beitragen, bislang verborgene Risiken zu erkennen, Umweltüberwachung gezielter zu gestalten und Strategien zur Verringerung krankheitsbedingter Belastungen zu entwickeln.

CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften


Originalpublikation:

Lombardo, S.D., Hütter, C.V.R., Unterlass, M.M. et al. A network-based map of the chemical exposome connects molecular interactions to public health. Nat Commun 17, 5754 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72402-y

]]>
Wissenschaft International
news-39216 Fri, 03 Jul 2026 09:30:14 +0200 Nachhaltige Fasern auf Brachflächen: Potenziale von Brennnesseln auf belasteten Standorten https://www.vbio.de/aktuelles/details/nachhaltige-fasern-auf-brachflaechen-potenziale-von-brennnesseln-auf-belasteten-standorten Wie lassen sich biobasierte Rohstoffe erzeugen, ohne mit der Nahrungsmittelproduktion um wertvolle Anbauflächen zu konkurrieren? Eine internationale Forschungsgruppe ist dieser Frage in einer aktuellen Studie nachgegangen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Anbau von Brennnesseln in Kombination mit Pappeln auf Brach- und Konversionsflächen eine nachhaltige und vielseitige Landnutzungsoption darstellen kann. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die Nutzung von Brennnesseln (Urtica dioica L.) als Faserpflanze auf ehemaligen Industrie- und Brachflächen in Deutschland, Frankreich und Italien. Die Forschenden verglichen das sogenannte Brennnessel-Pappel-System mit alternativen Nutzungsformen wie konventioneller Landwirtschaft, natürlicher Sukzession oder Photovoltaikanlagen. Dabei zeigte sich, dass die Kombination aus Brennnesseln und Pappeln insbesondere hinsichtlich ökologischer Kriterien die nachhaltigste Leistung erzielte.

Erstautor der Studie ist Professor Paul Bardos, Direktor von r3 environmental technology Ltd und Gastprofessor an der University of Reading (U.K.). Er gilt als ausgewiesener Experte für nachhaltige Flächennutzung und Altlastensanierung.

“Für die Entwicklung einer nachhaltigen Bioökonomie benötigen wir alternative Rohstoffquellen”

An der Studie beteiligt waren auch Professor Dr. Jörg Müssig und sein Doktorand Jonas-Rumi Baumann von der Arbeitsgruppe Biologische Werkstoffe am Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C) der Hochschule Bremen. Baumanns Forschungsschwerpunkt liegt auf der nachhaltigen stofflichen Nutzung von Biomasse ohne Flächenkonkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion.

„Für die Entwicklung einer nachhaltigen Bioökonomie benötigen wir alternative Rohstoffquellen, die keine zusätzlichen Flächen für den Nahrungsmittelanbau beanspruchen“, erklärt Jonas Baumann. „Die Ergebnisse zeigen, dass Brach- und Konversionsflächen ein bislang wenig genutztes Potenzial für die Erzeugung technischer Naturfasern bieten.“

Neben ökologischen Vorteilen wie einer verbesserten Bodenfunktion, einem geringeren Erosionsrisiko und einer Aufwertung der Biodiversität identifizierte die Studie auch wirtschaftliche und gesellschaftliche Potenziale. Die Nutzung solcher Flächen könnte neue Wertschöpfungsmöglichkeiten schaffen und zugleich zur nachhaltigen Entwicklung belasteter Standorte beitragen.

„Durch diese Ansätze eröffnen sich neue Chancen für Naturfasern wie die Brennnessel in technischen Anwendungen biobasierter Werkstoffe“, betont Professor Dr. Jörg Müssig. „Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung und innovative Werkstoffentwicklung gemeinsam gedacht werden müssen.“

Die Veröffentlichung unterstreicht die Bedeutung interdisziplinärer Forschung an der Schnittstelle zwischen nachhaltiger Landnutzung, Bioökonomie und Werkstoffentwicklung. Sie liefert wichtige Impulse für die Nutzung bislang wenig genutzter Flächen zur Erzeugung Nachwachsender Rohstoffe sowie für die Entwicklung zukünftiger biobasierter Wertschöpfungsketten.

Hochschule Bremen


Originalpublikation:

Bardos, P., J. Müssig, J.-R. Bauman, et al. 2026. “Three Qualitative Sustainability Assessments in Three Countries Comparing the Reuse of Brownfield Land for Nettle Fiber Production With Alternative Land Management Scenarios.” Remediation36: e70071. https://doi.org/10.1002/rem.70071

]]>
Nachhaltigkeit/Klima Wissenschaft Bremen
news-39215 Fri, 03 Jul 2026 09:22:06 +0200 Männer und Frauen lösen Schmerzen unterschiedlich auf https://www.vbio.de/aktuelles/details/maenner-und-frauen-loesen-schmerzen-unterschiedlich-auf Forschenden haben das Spinalganglion (DRG) bei Ratten nach einer Nervenverletzung sowie während der Schmerzrückbildung untersucht. Dabei fanden sie heraus, dass die Mechanismen der Schmerzrückbildung geschlechtsspezifisch sind, obwohl die unmittelbare Reaktion auf die Verletzung weitgehend gleich ist. Bei weiblichen Tieren blieben Immunreaktionen länger bestehen. Bei den männlichen Tieren zeigten die Satellitengliazellen eine anhaltendere Aktivierung. In beiden Geschlechtern erfolgt die Schmerzrückbildung entgegen bisheriger Vermutungen ohne Verlust von Nervenzellen oder Gewebe. Überraschend war, dass hunderte Gene geschlechtsspezifisch reguliert waren.  „Was Schmerz ist und wie er entsteht, wissen wir schon recht gut. Aber wie löst er sich wieder auf? Was passiert genau im zentralen Knotenpunkt, dem Spinalganglion, wo die Schmerzsignale aus den verletzten peripheren Nerven empfangen und über das Rückenmark an das Gehirn weitergeleitet werden?“, fragt Prof. Dr. Robert Blum. Der Molekular- und Zellbiologe der Neurologischen Klinik und Poliklinik des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) hat sich mit seiner Arbeitsgruppe im Rahmen der Klinischen Forschungsgruppe KFO5001 diese Schlüsselstelle für die Schmerzverarbeitung, auch DRG für Dorsal Root Ganglion genannt, genauer angeschaut. Konkret machte sein Team eine Bestandsaufnahme der molekularen und zellulären Ebenen im gesunden Zustand, in der akuten Schmerzphase und in der sogenannten Resolution, also der Phase, in der sich der Schmerz auf natürliche Weise mindestens halbiert hat.

KI-gestützte Analyse des dorsalen Wurzelganglions

Für ihre Studie nutzten die Forschenden ein etabliertes Rattenmodell für neuropathische Schmerzen, das die Arbeitsgruppe seit vielen Jahren gemeinsam mit Prof. Dr. Heike Rittner, Inhaberin des Lehrstuhls für Schmerzmedizin, und Prof. Dr. Alexander Brack aus der Anästhesiologie, untersucht. In diesem Modell wird der Ischiasnerv verletzt. Anders als in vielen anderen Modellen bilden sich die Schmerzzeichen jedoch im Verlauf der Zeit wieder zurück. 

Sieben Tage beziehungsweise fünf Wochen nach der Nervenverletzung entnahmen die Forschenden die DRGs. Jedes Ganglion wurde in mehr als 100 hauchdünne Gewebeschnitte zerlegt, auf Objektträger aufgebracht und mit Antikörpern gefärbt, die gezielt Nervenzellen, Satellitengliazellen sowie Makrophagen, die „Fresszellen“ der Immunzellen, sichtbar machen. Anschließend wurden die Präparate mikroskopisch erfasst.

„Insgesamt hatten wir etwa 7500 vierkanalige Mikroskopiebilder, also rund 30.000 Einzelbilder der unterschiedlichen Zelltypen. Die kann natürlich kein Mensch objektiv auswerten“, sagt Robert Blum. Daher kam hier eine künstliche Intelligenz (KI)-Anwendung ins Spiel, die die Arbeitsgruppe gezielt für die Analyse des DRG trainiert hatte. Das Verfahren basiert auf Deep Learning. Dabei werden künstliche neuronale Netzwerke auf Bildeigenschaften trainiert, um anschließend eine große Anzahl von Bildern objektiv auszuwerten.

So konnte die Arbeitsgruppe erstmals ein Gesamtbild davon erstellen, wie sich die Zellen rund um die Neurone in den Phasen verteilen, in denen der Schmerz am stärksten ist oder sich in der Auflösung befindet. Und dieses Gesamtbild sorgte für einige Überraschungen. Denn entgegen der langjährigen Annahme werden die Nervenzellen im DRG nicht aussortiert, sondern bleiben weitgehend erhalten. Stattdessen werden vor allem die Zellaktivität sowie die räumliche Anordnung der umliegenden Zellen dynamisch verändert- und das unterschiedlich bei weiblichen und männlichen Tieren. 

Makrophagen wandern in der Schmerzphase zu den Neuronen hin 

Makrophagen setzen beispielsweise in der akuten Schmerzphase entzündliche Botenstoffe frei, welche die sogenannten Nozizeptoren leichter auf Reize reagieren lassen. Dadurch wird die Schmerzwahrnehmung erhöht. Zunächst wandern die Makrophagen ganz nahe an die Oberfläche der Neurone und verdrängen dabei die Satellitengliazellen, die dort eigentlich sitzen. Wenn sich der Schmerz auflöst, wandern die Immunzellen aus diesem interzellulären Raum wieder heraus. 

Viele gehen davon aus, dass sich auch die Satellitengliazellen in eine Art Makrophagen-artige Immunzelle umprogrammieren. „Doch wir können in hoher Auflösung belegen, dass es sich um zwei verschiedene Zelltypen handelt. Die Makrophagen wandern in der Schmerzphase zwischen Neuron und Satellitenglia und wieder heraus. Dies kann sich jeder anschauen“, sagt Dr. Annemarie Sodmann. Die Neurobiologin und Mitautorin hat sich zur Expertin für die Auswertung komplexer Biologiedaten entwickelt und die vielen Bilder in einer öffentlich verfügbaren Streamlit-App veranschaulicht.

Bei Weibchen bleiben die Makrophagen länger aktiv

Eine weitere Überraschung zeigte sich bei der geschlechterspezifischen Auswertung. Es scheint, als würden Männchen und Weibchen den Schmerz biologisch unterschiedlich verarbeiten. Bei den männlichen Ratten sind die Makrophagen etwas flexibler und verschwinden schneller von der Neuronenoberfläche. Bei den weiblichen Ratten waren die Makrophagen hingegen auch nach fünf Wochen noch deutlich an den Neuronen zu sehen. Das heißt, die Immunantwort scheint beim Weibchen länger aktiv zu sein. Interessant ist jedoch, dass beide Geschlechter zum gleichen Endpunkt kommen: Der Schmerz löst sich zum gleichen Zeitpunkt auf, allerdings mit unterschiedlichen Mustern. 

Bei Männchen hält Kontakt zwischen Satellitengliazellen und Neuronen länger an 
Für Erstautorin Felicitas Schlott war der klare Unterschied in der glialen Reaktion die größte Überraschung. Beim DRG, im peripheren Nervensystem umschließen Satellitengliazellen die Zellkörper der sensorischen Neurone wie eine „Hülle“ und beeinflussen deren Aktivität. Das heißt, sie können die Schmerzsignale verstärken. In der akuten Schmerzphase war der Aktivierungsmarker der Satellitengliazellen (GFAP) ähnlich hoch bei den männlichen und weiblichen Tieren. Bei den Männchen hielt jedoch die Aktivierung länger an. 

„Es gab zwar bereits Hinweise darauf, dass Immunparameter in beiden Geschlechtern unterschiedlich reguliert sind, doch diese ausgeprägte inverse Reaktion zwischen Makrophagen und Satellitengliazellen ist äußerst spannend“, sagt Felicitas Schlott. Das Projekt war auch Thema ihrer Dissertation, die sie kürzlich erfolgreich verteidigte. 

Differentiell exprimierte Gene bestätigen geschlechtsspezifische Programme

Um eine zweite Evidenz zu schaffen, bestimmte das Team gemeinsam mit der Core Unit Systemmedizin der Medizinischen Fakultät der Uni Würzburg und des Interdisziplinären Zentrums für Klinische Forschung (IZKF) des UKW das komplette Transkriptom, also die Gene, die im gesamten DRG-Gewebe exprimiert werden. „Die zentralen Mechanismen der Schmerzverarbeitung sind evolutiv konserviert und somit bei beiden Geschlechtern sehr ähnlich. Wir gehen davon aus, dass die beobachteten Unterschiede bei der Schmerzrückbildung auf subtile biologische Unterschiede zurückzuführen sind, beispielsweise auf die geschlechtsspezifische Zellverteilung im DRG oder die Regulation bestimmter Gengruppen“, erläutert Robert Blum.

Während der akuten Schmerzphase waren die Gene, die während der Schmerzentwicklung massiv hochreguliert wurden, zwischen den Geschlechtern weitgehend ähnlich. In der Schmerzrückbildung nahmen diese Überlappungen jedoch ab und es zeigten sich neue, relevante Gene. 

„Ich hätte nicht gedacht, dass einzelne Gene so durch die Decke gehen“, sagt Robert Blum. „Demnach ist die Schmerzrückbildung keine Umkehr der Verletzung, also keine Rückkehr zum Originalzustand, sondern ein ganz neues genetisches und geschlechtsspezifisches Programm.“

Insgesamt zeige die Studie laut Felicitas Schlott, dass das Geschlecht in der zellulären und molekularen Schmerzbiologie eine viel größere Rolle als bislang angenommen. „Die ganz grundlegenden biologischen Ursachen dieser Unterschiede sind jedoch sowohl beim Menschen als auch bei Tieren viel zu wenig untersucht.“

Relevanz für zukünftige personalisierte Schmerzmedizin

Für die Schmerzforschung könnten die in der Fachzeitschrift Cell Reports veröffentlichen Erkenntnisse ein Schritt sein, geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Schmerzverarbeitung breiter zu betrachten. Denn die Bestandsaufnahme zeigt, dass die Schmerzrückbildung ein multizellulärer, multikategorialer und sexspezifischer Prozess ist, der interpretiert werden müsse. Blum beschreibt die biologischen Prozesse bei der Auflösung von Schmerzen als ein selbstoptimierendes, vielleicht chaotisches Oszillieren vieler Faktoren, die alle zu einem Ziel führen. Er vergleicht diesen Prozess mit einem Bienenschwarm, bei dem das Flugmuster einer Biene zwar chaotisch aussieht, bei dem aber alle Bienen in eine Richtung fliegen. Es mache daher auch keinen Sinn, sich eine Biene oder einen Faktor herauszupicken und diesen auszuschalten, um die Auflösung voranzutreiben. 

Nun gilt es zunächst zu prüfen, ob die in der Studie beschriebenen Veränderungen im DRG auch auf den Menschen übertragbar sind. Dazu sollen systemische Parameter aus Blutproben von Menschen mit dem Tiermaterial verglichen werden. Ein weiterer Schritt, den Annemarie Sodmann mit der Gründung einer eigenen Arbeitsgruppe plant, ist die Übertragung dieser neuen Erkenntnisse in die Regenerativmedizin: Lässt sich die Auflösung von neuropathischen Schmerzen mit der Reparatur von Nervenschäden fördern? Und löst dies auch die geschlechtsspezifischen genetischen und zellulären Programme der Schmerzrückbildung aus?

Universitätsklinikum Würzburg


Originalpublikation:

Felicitas Schlott, Beate Hartmannsberger, Thorsten Bischler, Tom Gräfenhan, Alexander Brack, Heike L. Rittner, Annemarie Sodmann, Robert Blum. Sex-specific molecular and cellular phenotypes during resolution of neuropathic pain in dorsal root ganglia. Cell Reports. Volume 45, Issue 6, 2026, 117442, ISSN 2211-1247, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117442

]]>
Wissenschaft Bayern
news-39176 Thu, 02 Jul 2026 12:50:00 +0200 Ars Legendi-Fakultätenpreis für exzellente Hochschullehre in der Kategorie Biologie an Maren Ziegler vergeben https://www.vbio.de/aktuelles/details/ars-legendi-fakultaetenpreis-fuer-exzellente-hochschullehre-in-der-kategorie-biologie-an-maren-ziegler-vergeben Die Ars Legendi-Fakultätenpreise Mathematik und Naturwissenschaften wurden am 1. Juli 2026  vergeben. Den Preis in der Kategorie Biologie erhielt Prof. Dr. Maren Ziegler, Korallenforscherin am Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie der Justus-Liebig-Universität Gießen. Die Jury würdigte damit Ihr Lehrkonzept, das wissenschaftliche Exzellenz, forschungsorientiertes Lernen, digitale Kompetenzentwicklung mit einer konsequent studierendenzentrierten Didaktik verbindet. Die Preisträgerin vermittelt nicht nur biologisches Fachwissen, sondern befähigt Studierende vor allem auch, eigene Forschungsfragen zu entwickeln, kritisch zu denken und Verantwortung im wissenschaftlichen Arbeiten zu übernehmen. Preisträgerin Maren Ziegler erforscht die Auswirkungen der sich rasch wandelnde Umweltbedingungen auf Korallen und die Rifflebensräume, die sie aufbauen. In der Lehre engagiert sie sich mit meeresbiologischen Modulen in den Bachelor-, Master und Lehramtsstudiengängen Biologie. Aktuelle Forschung und Lehre sind dabei eng verzahnt: Studierende arbeiten an realen Projekten zu Themen wie Korallenbleiche, Mikroplastik oder Biodiversität und sind regelmäßig an wissenschaftlichen Publikationen beteiligt. 

„Ein tiefes Verständnis für biologischer Zusammenhänge braucht nicht nur Bücherwissen, sondern vor allem auch aktives Tun: Daten erheben, Hypothesen testen und Ergebnisse kommunizieren – das versuche ich den Studierenden zu vermitteln“, erläutert die Preisträgerin.

Maren Ziegler kombiniert Präsenz- und Online-Lehre zu einer flexiblen, aktivierenden Lernumgebung. Sie vermittelt Studierenden dabei auch die Anwendung von KI-Tools und unterstützt die Studierenden dabei, diese kritisch zu reflektieren.

Mit dem „Coral Cup“ setzt die Preisträgerin ein spielerisches Motivationssystem ein, das Lernfortschritte sichtbar macht und den Lernprozess aktiviert. Die jährliche „Science Expo Meeresbiologie“, bei der Studierende ihre Projekte öffentlich präsentieren, verbindet Wissenschaftskommunikation, Kreativität und Leistungsbewertung.

Maren Ziegler bietet gemeinsam mit einem Kollegen regelmäßig eine meeresbiologische Exkursion ans Rote Meer an, bei der die Studierende marine Ökosysteme unmittelbar erleben. Während des Aufenthaltes lernen sie die einzigartige Artenvielfalt der Küstenlebensräume kennen und arbeiten ganz praktisch an aktuellen ökologischen Monitoring-Projekten mit. 

Um Lernprozesse systematisch zu analysieren und ihre Lehre kontinuierlich weiterzuentwickeln nutzt die Preisträgerin Methoden des Scholarship of Teaching and Learning, wie zum Beispiel den „Topp-Tipp-Talk“ zur Mitte der Vorlesungszeit, in der die Studierenden rückmelden, was ihnen besonders gut gefallen hat („Topp“) und welche Tipps und Anregungen sie für die Gestaltung der Lehrveranstaltung haben. So können durch kleine Interventionen die Lehr-Lern-Bedingungen direkt verbessert werden.

Prof. Ziegler engagiert sich auch über die eigene Lehre hinaus intensiv für Chancengerechtigkeit und Nachwuchsförderung, Inklusion und Wissenschaftskommunikation. Sie unterstützt Studierende und Nachwuchswissenschaftler/-innen individuell, fördert internationale Forschungsaufenthalte und setzt sich als Mitbegründerin des lokalen Netzwerks „Mothers in Academia“ für familienfreundliche Wissenschaftsstrukturen ein.

(VBIO)

]]>
VBIO Bundesweit Hessen