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Weniger Tierversuche dank virtueller Maus: KI-unterstütztes in silico-Tiermodell für die medizinische Forschung

Thu, 28 May 2026 12:23:16 +0200

Wenn es ein Tumor geschafft hat, sich im Gehirn eines Lebewesens einzunisten, hat er es – aus Sicht des Tumors – besonders geschickt gemacht. Er hat sich nämlich hinter einer der mächtigsten Barrieren versteckt, mit denen der Körper seine wichtigsten Organe schützt: der Blut-Hirn-Schranke, einem sehr selektiven Filter, der nur ausgewählte Stoffe passieren lässt. Die meisten Medikamente gehören nicht dazu. Für die Medizin ist es deshalb eine grosse Herausforderung, eine wirksame Chemotherapie gegen Hirntumore zu finden.

In den letzten Jahren hat die medizinische Forschung eine vielversprechende Unterstützerin gefunden: die Nanotechnologie. Materialien im Nanobereich können, bildlich gesprochen, die Rolle von Postboten übernehmen, die Wirkstoffe an die gewünschte Adresse ausliefern. Da Nanopartikel unvorstellbar klein sind – ungefähr 500-mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars – schaffen es einige, die Schutzbarrieren des Körpers zu passieren, ohne diese zu verletzen. Um beim Beispiel des Hirntumors zu bleiben: Nanopartikel könnten also chemotherapeutische Wirkstoffe über die Blut-Hirn-Schranke ins Gehirn transportieren, wo diese dann den Hirntumor bekämpfen können.

Suche nach dem passenden Nanomaterial

Allerdings müssen die Nanopartikel je nach Aufgabe, die sie erfüllen sollen, ganz bestimmte Eigenschaften aufweisen: Je nach Form, Materialzusammensetzung und Grösse verteilen sie sich unterschiedlich im Körper und reichern sich in anderen Organen an. Es gilt deshalb, herauszufinden, welche Partikel ihre Aufgabe bestmöglich ausführen und dabei möglichst keinen Schaden anrichten. Bisher haben Forschende Tiermodelle, meist Mäuse, verwendet, um diesen Fragen nachzugehen: Sie verabreichten Mäusen verschiedene Nanomaterialien und untersuchten anschliessend, wie sich diese im Mäusekörper verteilten und welche Nebenwirkungen sie hatten. Diese Tierstudien sind jedoch nicht nur aufwändig, langwierig und teuer, sondern auch aus ethischer Sicht problematisch. Nicht umsonst verlangt das Schweizer Tierschutzgesetz, die Anzahl der verwendeten Tierversuche auf das notwendige Minimum zu beschränken.

KI-Maus mit entscheidendem Vorteil

Die Empa-Forscherin Jimeng Wu, Doktorandin in den Abteilungen «Nanomaterials in Health» und «Technology and Society», hat deshalb eine virtuelle Maus entwickelt, an der sich diese Tests mithilfe von KI viel zeitsparender durchführen lassen. Für dieses sogenannte physiologisch basierte pharmakokinetische Modell (PBPK-Modell) hat Wu 18 Mausstudien als Grundlage genommen, also Daten von Versuchen verschiedener Forschungsteams an «echten» Mäusen. Ergänzend hat sie ein statistisches Verfahren, die Bayesianische Analyse mit Markov chain Monte Carlo-Simulationen, in ihr Modell integriert.

Das Ergebnis ist eine virtuelle Maus, der man – ebenfalls virtuelle – Nanopartikel verabreichen kann. Daraufhin berechnet das Modell deren Verteilung im Mäusekörper aufgrund ihrer Eigenschaften wie Grösse, Beschichtung und Oberflächenladung. Gegenüber einem traditionellen PBPK-Modell, das jeweils nur für eine einzige Substanz kalibriert ist, hat Wus KI-Maus einen entscheidenden Vorteil: «Das Modell kann seine Parameter an die messbaren Eigenschaften des jeweiligen Nanopartikels anpassen», erklärt Jimeng Wu. Diese Fähigkeit verdankt das Tool dem «multivariaten linearen Regressionsmodell», einem Ansatz des maschinellen Lernens.

Beitrag zu «Safe and Sustainable by Design»

«Dieses KI-gestützte Screening-Instrument erlaubt es Forschenden, virtuell zu testen, welche Art von Nanopartikeln sich am besten für eine bestimmte Aufgabe eignen, bevor sie diese Partikel überhaupt herstellen», führt Jimeng Wu weiter aus. Das spare nicht nur Zeit, sondern auch Kosten, weil es eine Entscheidungshilfe bietet, bevor eine kostspielige klinische Studie gestartet wird.

«Damit leistet das Modell einen Beitrag zum Konzept von «Safe and Sustainable by Design» (SSbD), ergänzt Peter Wick, der Jimeng Wu zusammen mit seinem Kollegen Bernd Nowack in ihrem Doktorat begleitet. Denn die virtuelle Maus erhöhe die Sicherheit neuer Materialien oder Therapien schon vor deren Entwicklung. Allerdings gibt der Empa-Forscher zu bedenken, dass der Datensatz, mit dem das Modell bis jetzt trainiert wurde, noch sehr klein ist: Bis jetzt seien nur 18 «Peer-Reviewed Papers» auffindbar gewesen, deren Datenqualität genügte. «In vielen Studien werden die Eigenschaften der verwendeten Nanopartikel nicht ausreichend beschrieben», merkt er an. Es gilt nun, die virtuelle Maus mit zusätzlichen Studiendaten zu füttern und zu verifizieren, um die Zuverlässigkeit der Vorhersagen weiter zu erhöhen. «Unser Fernziel besteht darin, den Prozess der Entwicklung von nanomedizinischen Materialien bis zur Anwendung als Medikament an der Patientin oder dem Patienten zu verkürzen und dabei möglichst auf Tierversuche verzichten zu können», betont er.

Das Modell für die menschliche Forschung nutzbar machen

Jimeng Wus zukünftige Forschungsarbeit wird sich zudem einer sogenannten «Brückenstrategie» widmen, um das Prinzip ihres in silico-Modells auf die menschliche Forschung zu übertragen. Dafür plant sie, die Prinzipien der virtuellen Maus in ein menschliches PBPK-Modell einzubetten. Im Gegensatz zu ihrer simulierten Maus, die lediglich die Verteilung von Nanopartikeln in Leber, Nieren, Lunge und Milz berechnet, könnte ein menschliches in silico-Modell auch zur Untersuchung sensibler Zielorgane eingesetzt werden – zum Beispiel, um zu erforschen, in welchem Ausmass bestimmte Nanopartikel die Blut-Hirn-Schranke überwinden können. Auch der eingangs erwähnte Hirntumor dürfte sich hinter dieser Schranke dann nicht mehr sicher fühlen – Nanopartikel könnten ihm in der Rolle von «Postboten» ein Päckchen mit einer gezielten Dosis Chemotherapie überbringen.

Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Originalpublikation:

J Wu, P Wick, B Nowack: Data-Driven Prediction of Nanoparticle Biodistribution from Physicochemical Descriptors; ACS Nano (2025 19 (29)); doi: https://doi.org/10.1021/acsnano.5c03040

Tempokontrolle bei der mitochondrialen Proteinproduktion entdeckt

Thu, 28 May 2026 10:22:00 +0200

Zellen mit hohem Energieverbrauch wie Muskel-, Herz- oder Nervenzellen besitzen besonders viele davon: Winzige molekulare Kraftwerke, auch Mitochondrien genannt. Diese übernehmen die lebenswichtige Energieversorgung in lebenden Zellen. Über die mitochondriale Atmungskette – eine Reihe großer Proteinkomplexe, die in die innere Mitochondrienmembran eingebettet sind –, wandeln sie Nährstoffe in Energie um. Mitochondrien spielen somit eine zentrale Rolle im Stoffwechsel. Funktionsstörungen können das Herz- und Nervensystem schädigen oder zu neuromuskulären Erkrankungen wie Muskelschwund führen.

Menschliche Mitochondrien sind von zwei Membranen umgeben und besitzen ein eigenes Erbgut. Dieses enthält die Baupläne für 13 wichtige Proteine der Atmungskette. Ihre Herstellung erfolgt mit eigenen Proteinfabriken innerhalb der Mitochondrien, sogenannten Mitoribosomen. Diese stellen anhand der im Erbgut gespeicherten genetischen Baupläne die Proteine her. Dabei stehen Mitoribosomen allerdings vor einer besonderen Herausforderung: Denn schon während der Herstellung eines Atmungsketten-Proteins wird die wachsende Proteinkette in ihre funktionstüchtige dreidimensionale Form gefaltet und in die innere Mitochondrienmembran eingebaut. Wie diese drei Vorgänge – Herstellung, Faltung und Einbau – koordiniert und gesteuert werden, war bisher unklar.

Exakte Choreografie der Abläufe

Ein Team unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Rehling, Direktor des Instituts für Zellbiochemie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), und Dr. Niels Fischer, Projektgruppenleiter am MPI für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, hat nun gezeigt, dass Mitoribosomen Membranproteine nicht mit konstanter Geschwindigkeit herstellen, sondern nach einer zeitlich exakt abgestimmten Choreografie. „Wir konnten zeigen, wann das Ribosom pausiert“, erklärt Dr. Thomas Schöndorf, Erstautor und Postdoktorand in Prof. Rehlings Team.

In Zusammenarbeit mit Dr. Ilgin Kotan und Dr. Günter Kramer von der Universität Heidelberg nutzten die Forschenden die Methode des sogenannten Ribosomen-Profilings – eine Methode, mit der sich genau bestimmen lässt, zu welchem Zeitpunkt eine Zelle welche Proteine herstellt. Sie konnten so bestimmen, an welchen Stellen die Mitoribosomen während der Proteinherstellung stoppen. Ergänzend dazu nutzten die Forschenden aufgereinigte Mitoribosomen, die bei weniger als minus 180 Grad Celsius schockgefroren wurden. Mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie konnte Dr. Valentyn Petrychenko, Co-Erstautor und Postdoktorand in Dr. Fischers Team, so sichtbar machen, wie Mitoribosomen während der Pausen und während der Proteinherstellung mit der Membran-Einbaumaschinerie zusammenarbeiten.

Neuer Regulationsmechanismus bei der Proteinherstellung

Doch was kontrolliert die Geschwindigkeit der Ribosomen? Wie die Forschenden herausfanden, ist die Ausrichtung des Proteins beim Einbau in die Membran für das Tempo entscheidend. Je nachdem, ob ein bestimmter Teil des Proteins ins Innere der Mitochondrien oder in den Zwischenraum zwischen der inneren und äußeren Mitochondrienmembran ragt, erfolgen unterschiedlich lange Pausen bei seiner Herstellung. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Proteinsynthese an die nachfolgenden Schritte angepasst.

„Das Ribosom, die wachsende Proteinkette und die molekulare Maschinerie, die das gerade hergestellte Protein in die Mitochondrienmembran einbaut, arbeiten koordiniert zusammen. Sie verlangsamen die Proteinproduktion zu bestimmten Zeitpunkten, um die Faltung und den Einbau in die Membran zu unterstützen – wichtige frühe Schritte in der Bildung der Atmungskette, die essenziell für die spätere Energieversorgung lebender Zellen sind“, sagt Dr. Fischer. Prof. Rehling ergänzt: „Das bedeutet, dass der Einbau in die Membran und der Aufbau der Atmungskette nicht einfach auf die Herstellung des Proteins folgen, sondern auf diese zurückwirken und zu ihrer Steuerung beitragen. Dies ist ein wichtiger neuer Regulationsmechanismus, der uns nun ein besseres Verständnis für die Ursachen neuromuskulärer Erkrankungen gibt.“

Universitätsmedizin Göttingen und Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften

Originalpublikation:
Thomas Schöndorf, Valentyn Petrychenko, Ilgin Kotan, Drishan Dahal, Natalia Napieraj, Luis Daniel Cruz-Zaragoza, Cong Wang, Oliver Urbach, Tanja Gall, Sven Dennerlein, Günter Kramer, Niels Fischer and Peter Rehling. Membrane insertion of mitochondrial encoded proteins regulates ribosome decoding speed. Nature Structural & Molecular Biology (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41594-026-01803-w

Das alternde Immunsystem verliert die Kontrolle über das Mikrobiom

Thu, 28 May 2026 10:12:19 +0200

Im menschlichen Darm leben Billionen von Mikroorganismen, die gemeinsam das Darmmikrobiom bilden. Sie unterstützen wichtige Funktionen des Körpers, darunter die Verdauung, den Stoffwechsel und die Arbeit des Immunsystems. Während diese mikrobielle Gemeinschaft über viele Jahre hinweg stabil bleibt, gerät sie im Alter häufig aus dem Gleichgewicht: Die Vielfalt nimmt ab, einzelne Mikroorganismen gewinnen die Oberhand und das Risiko für Entzündungen steigt. Warum das Darmmikrobiom im Alter sein Gleichgewicht verliert, gehört zu den zentralen offenen Fragen der Alternsforschung.

In einer jetzt in „PLoS Biology“ veröffentlichten Studie schlagen Forschende des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) und des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena einen neuen theoretischen Erklärungsansatz vor. Sie konzentrieren sich dabei auf die Hypothese, dass das Immunsystem die Stabilität des Mikrobioms aktiv überwacht und reguliert – und dass die allmähliche Verschlechterung des Darmmikrobioms im Alter eher auf das Versagen des aktiven Kontrollmechanismus des Wirts – die Immunüberwachung – zurückzuführen ist als auf eine passive Veränderung der mikrobiellen Gemeinschaft selbst.

Der Artikel ist in der Reihe „Unsolved Mystery“ der oben genannten Zeitschrift erschienen, die innovative Konzepte für bislang ungelöste biologische Fragestellungen präsentiert. Die Autoren betonen jedoch, dass ihr Modell – das auf bestehenden Erkenntnissen basiert und konkrete, überprüfbare Vorhersagen liefert – noch keine endgültige Erklärung darstellt.

Die Immunüberwachung als Schlüssel zur Stabilität des Mikrobioms

Die Studie vereint Erkenntnisse aus der Immunologie und der Ökosystemökologie und legt nahe, dass die Immunüberwachung als organisierendes Prinzip für die Stabilität des Mikrobioms während des gesamten Lebens fungiert. Das Konzept der Immunüberwachung ist aus der Krebsbiologie bekannt. Dort beschreibt es die Fähigkeit des Immunsystems, entartete Zellen frühzeitig zu erkennen und zu beseitigen.

Die Autoren wenden dieses Prinzip nun auf die Interaktion zwischen Wirt und Mikrobiom an. Ihrer Hypothese zufolge richtet sich die Überwachung im Darm nicht gegen bestimmte mikrobielle Arten, sondern gegen übermäßige Dominanz. Mikroorganismen, die besonders schnell wachsen oder beginnen, die Gemeinschaft zu beherrschen, werden durch Immunmechanismen gezielt begrenzt. Auf diese Weise bleibt die mikrobielle Vielfalt erhalten und das Ökosystem stabil. Mit zunehmendem Alter des Immunsystems nimmt dessen Fähigkeit, dieses Prinzip durchzusetzen, ab, wodurch das Mikrobiom als vorhersehbare Folge destabilisiert wird.

„Wir gehen davon aus, dass das Immunsystem nicht primär zwischen ‚guten‘ und ‚schlechten‘ Mikroben unterscheidet, sondern vielmehr kontinuierlich überwacht, welche Organismen die Gemeinschaft zu dominieren beginnen“, erläutert Prof. Dr. Dario Riccardo Valenzano, Leiter der Forschungsgruppe Evolutionsbiologie/Mikrobiom-Wirt-Interaktionen am FLI. „Dadurch entsteht ein dynamisches Gleichgewicht, das die langfristige Stabilität des Mikrobioms gewährleistet.“

Zur Veranschaulichung dieses Prinzips entwickelten die Forschenden ein einfaches Computermodell. In diesem Modell konkurrieren mikrobielle Arten um begrenzten Platz. Wird eine Regel eingeführt, die unverhältnismäßig schnell wachsende Konkurrenten gezielt einschränkt, bleibt die Gemeinschaft über lange Zeiträume hinweg vielfältig und stabil. Wird diese Kontrolle aufgehoben, dominieren einzelne Arten und die Vielfalt bricht zusammen.

„Das Altern betrifft nicht nur den Wirt selbst, sondern verändert auch die Art und Weise, wie das Immunsystem mit den ansässigen Mikroben interagiert. Unsere Arbeit legt nahe, dass der allmähliche Verlust der immunologischen Kontrolle ein wesentlicher Treiber für die Instabilität des Mikrobioms im Alter sein könnte“, fügt Dr. Siqi Liu, Erstautor der Studie, hinzu.

Eine neue Erklärung für Dysbiose im Alter

Das Modell liefert eine konkrete Hypothese zum biologischen Altern. Mit zunehmendem Alter verändert sich das Immunsystem tiefgreifend – allerdings nicht in Form eines gleichmäßigen Funktionsverlustes. Während bestimmte Entzündungsreaktionen erhalten bleiben oder sogar zunehmen, lassen andere, fein gesteuerte Funktionen nach. Die Forschenden vermuten, dass insbesondere jene Mechanismen geschwächt sind, die für die Erkennung und Bekämpfung schnell wachsender und dominanter Mikroorganismen zuständig sind.

Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht: Der Teil des Immunsystems, der auf die Gesamtheit der Mikroorganismen reagiert, bleibt aktiv oder wird sogar überaktiv. Dies trägt zu der für das Alter typischen chronischen, schwachgradigen Entzündung bei, die als „Inflammaging“ bezeichnet wird. Gleichzeitig verliert das Immunsystem zunehmend seine Fähigkeit, einzelne dominante Mikroben gezielt in Schach zu halten. Die Folge ist eine anhaltende Entzündung in Verbindung mit einer nachlassenden Kontrolle über das mikrobielle Ökosystem im Darm.

„In unserem Modell hält das Immunsystem das Mikrobiom im Gleichgewicht, indem es besonders dominante Mikroorganismen kontinuierlich einschränkt“, erklärt Prof. Dr. Dario Riccardo Valenzano. „Mit dem Alter verliert diese Kontrollfunktion an Präzision. Dadurch können sich hartnäckigere Bakterien weiter ausbreiten und die Vielfalt der Gemeinschaft verringern. Eine alternsbedingte Dysbiose würde dann nicht bedeuten, dass sich die Mikroben gegen ihren Wirt wenden – vielmehr verliert der Wirt zunehmend die Kontrolle über sein mikrobielles Ökosystem. Das ist eine Hypothese, die nun durch die Forschung überprüft werden muss.“

Implikationen für therapeutische Maßnahmen

Die Hypothese könnte auch Auswirkungen auf mikrobiombasierte Therapien für ältere Erwachsene haben. Nach Ansicht der Forschenden reicht es möglicherweise nicht aus, lediglich die Zusammensetzung der Darmflora zu verändern. Vielmehr könnte es entscheidend sein, gleichzeitig jene Funktionen des Immunsystems zu stärken, die das Gleichgewicht des Mikrobioms aufrechterhalten. Ist die Immunüberwachung bereits stark beeinträchtigt, führt die Wiederherstellung der mikrobiellen Vielfalt allein möglicherweise nicht zu einer dauerhaft stabilen Darmflora. Beobachtungen bei immungeschwächten Patientinnen und Patienten deuten darauf hin, dass die enge Wechselwirkung zwischen Mikrobiom und Immunsystem bei solchen Behandlungsansätzen berücksichtigt werden sollte.

„Die Studie weist auf ein potenziell wichtiges Prinzip für zukünftige Mikrobiom-Therapien hin: Ein stabiles und widerstandsfähiges Darmökosystem erfordert wahrscheinlich eine Zusammenarbeit zwischen mikrobiellen Gemeinschaften und dem alternden Immunsystem. Das Verständnis dieser Wechselwirkung könnte dazu beitragen, Interventionen zur Förderung eines gesunden Alterns zu verbessern“, erklärt Dr. Flávio Silva Costa, Mitautor der Studie.

Fahrplan für die zukünftige Forschung

Um die Hypothese zu überprüfen, schlagen die Forschenden als nächsten Schritt experimentelle Studien an kurzlebigen Modellorganismen mit definierten Mikrobiomen vor. Ein besonders geeignetes Modellsystem könnte der afrikanische Türkise Prachtgrundkärpfling (Nothobranchius furzeri) sein, der am FLI intensiv für die Alternsforschung genutzt wird. Mit seiner kurzen Lebensspanne bietet er ideale Voraussetzungen, um zu untersuchen, welche Mechanismen der Immunüberwachung entscheidend für die Stabilität des Mikrobioms sind. Darüber hinaus sind Längsschnittstudien am Menschen erforderlich, um Veränderungen im Immunsystem und im Mikrobiom im Zeitverlauf gemeinsam zu verfolgen. Nur so lässt sich klären, ob der Verlust der Immunüberwachung tatsächlich den alternsbedingten Veränderungen im Mikrobiom vorausgeht.

Sollte sich die Hypothese bestätigen, könnte dies das Verständnis von alternsbedingten Veränderungen im Mikrobiom grundlegend verändern. Die Stabilität des Mikrobioms wäre dann nicht allein eine Eigenschaft der Mikroben selbst, sondern vielmehr das Ergebnis einer lebenslangen Wechselwirkung zwischen Wirt und Mikrobiom – einer Interaktion, die mit zunehmendem Alter mehr und mehr außer Kontrolle gerät. Damit eröffnet diese Arbeit neue Perspektiven für Strategien, die ein gesundes Altern fördern und alternsbedingten Krankheiten entgegenwirken könnten.

Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI)

Originalpublikation:
Liu S, Costa FS, Valenzano DR: Immune surveillance and microbial escape in the aging host: Why does the microbiome lose its balance?, PLoS Biol. 2026 May 20;24(5):e3003815. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003815

Altes Gift, neuer Weg

Thu, 28 May 2026 10:04:35 +0200

Der Maipilz ist ein beliebter Speisepilz. Doch leider birgt das Sammeln auch eine Gefahr. Denn er kann leicht mit dem jungen Ziegelroten Risspilz verwechselt werden, was zu potentiell tödlichen Vergiftungen führen kann. Grund dafür ist das Pilzgift Muscarin, das im Ziegelroten Risspilz in hoher Konzentration vorhanden ist. Muscarin ist vor allem bekannt durch den Fliegenpilz, in dem es auch entdeckt wurde. Tatsächlich ist der Fliegenpilz zwar der bekannteste muscarinhaltige Pilz, jedoch nicht der gefährlichste, da er vergleichsweise wenig von diesem Pilzgift enthält, meint Dirk Hoffmeister. Er ist Professor an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und ist mit seiner Forschungsgruppe an das Leibniz-HKI assoziiert.

Unerwartete Ergebnisse

Ein weiterer Pilz mit hohem Muscaringehalt ist der Rinnigbereifte Trichterling (Collybia rivulosa). An diesem untersuchte Sebastian Dörner, Erstautor der Studie, das im Jahr 1977 aufgestellte Modell der Muscarinbiosynthese und musste feststellen, dass dieses so nicht haltbar ist. „Conrad Eugster hat mit den damals vorhandenen Methoden und instrumentellen Möglichkeiten bestimmt das Optimum herausgeholt, doch die Messtechniken hatten in den 1970er Jahren noch nicht die Präzision erreicht, die wir heute haben“, erklärt Hoffmeister. Eugster, Chemiker und Hochschullehrer an der Universität Zürich, dem die neue Arbeit gewidmet wurde, war dennoch ein bemerkenswerter Pionier auf diesem Gebiet.
„Wir hatten die Hypothese, das bisherige Modell zu bestätigen, um darauf aufzubauen und möglicherweise noch weitere Zwischenprodukte der Biosynthese zu finden“, berichtet Dörner. „Stattdessen musste alles revidiert werden“, ergänzt Hoffmeister. Die Wissenschaftler stellten fest, dass der Grundbaustein für die Biosynthese nicht, wie von Eugster angenommen, die Aminosäure Glutamin ist. Das bedeutete, dass die Forscher ein neues Modell entwickeln mussten. „Wir haben uns zunächst darauf konzentriert, wie die Biosynthese startet“, erläutert Dörner. Gefunden wurden zwei andere Aminosäuren, also Moleküle aus dem Grundstoffwechsel, aus denen auch Proteine aufgebaut sind. Den neuen Erkenntnissen zufolge initiiert eine dreifache Methylierung des L-Lysins die Biosynthese von Muscarin, später wird zusätzlich die Aminosäure L-Alanin benötigt.
Mit dem Wissen, wie die Biosynthese des Muscarins funktioniert, könnten künftig noch weitere Zwischenprodukte entdeckt werden. Zu prüfen wäre dann, ob diese ebenfalls toxisch sind oder auch pharmazeutisches Potential haben könnten. Zweifelsohne ist das Wissen um weitere Toxine für das Erkennen und Behandeln einer Pilzvergiftung unschätzbar.

Chance und Verantwortung

Erstaunlich ist, dass der größte Teil der wissenschaftlichen Literatur über das Muscarin auf Deutsch verfasst wurde, während sich das Englisch als Sprache in der Wissenschaft seit Jahrzehnten fest etabliert hat. Auch die Publikation von Eugster mit der nun korrigierten Fehlinterpretation zur Biosynthese von Muscarin, erschien in deutscher Sprache. „Damit ist der Personenkreis, der sich eine solche Publikation noch einmal zur Hand nimmt, recht überschaubar. Das war unsere Chance und auch Verantwortung, Fehler aufzudecken und zu korrigieren“, bemerkt Dörner.
Dabei ist es ein großer Schritt vom Bemerken von Widersprüchen in der Laborarbeit bis zum Anzweifeln der bisherigen These, betont Hoffmeister. „Man muss Mut haben, die Literatur in Zweifel zu ziehen und sich selbst zu vertrauen. Wenn ich etwas lese, dann reproduziere und es funktioniert nicht, suche ich den Fehler zuerst bei mir, bevor ich der Frage nachgehe, ob irgendetwas mit dem etablierten Wissen nicht in Ordnung ist.“
Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Christian Hertweck und seinem Team am Leibniz-HKI im Rahmen des Sonderforschungsbereiches ChemBioSys, der sich mit mikrobiellen Naturstoffen und deren Funktion beschäftigt. „Besonders bereichernd war die enge Vernetzung der beteiligten Gruppen im Sonderforschungsbereich“, betont Hoffmeister zum Abschluss."

Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie - Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI)

Originalpublikation:

S.Dörner, K.Rogge, F.Trottmann, C.Hertweck, and D.Hoffmeister: A Revised Model for Muscarine Biosynthesis Involving Lysine Trimethylation, Angewandte Chemie International Edition (2026): e7581705. https://doi.org/10.1002/anie.7581705

Einblicke in einzigartige anatomische Strukturen der Seescheide

Thu, 28 May 2026 09:23:46 +0200

Deutlich wurde dabei das Potenzial moderner multimodaler Bildgebung – von Licht- und Konfokalmikroskopie bis hin zu MRT und hochauflösender Synchrotron-Tomografie, mit denen dreidimensionale Bildgebung von sogar kontrastarmen Geweben möglich war. Ein zentrales Ergebnis ist die detaillierte Charakterisierung der Tunic, also des Mantels, der die Tiere umgibt. „Erstmals konnten wir ausgeprägte Autofluoreszenz in den Cuticular Spines nachweisen und die komplexe, spiralförmig organisierte Zellulosearchitektur des Mantels rekonstruieren“, erklärt Dr. Mareike Huhn vom Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie der Ruhr-Universität Bochum. Die Studie veröffentlicht die Ergebnisse der Masterarbeit von Lukas Hessel (Biologie RUB), die in Kooperation mit Forschenden vom Leibniz Institut für Neurobiologie in Magdeburg und dem Europäischen Molekularbiologielabor am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg durchgeführt wurde.

Offene Fragen bleiben

Die Funktion der fluoreszierenden Strukturen bleibt jedoch weitgehend ungeklärt und wirft grundlegende Fragen auf, da vergleichbare Phänomene bei adulten Seescheiden bislang kaum beschrieben wurden. „Unsere Daten deuten darauf hin, dass mechanische Zustände wie Kontraktion, die optischen Eigenschaften des Mantels beeinflussen könnten – mit möglichen ökologischen Funktionen, die weiter untersucht werden müssen“, so Mareike Huhn.

Bislang unbekannte Besonderheiten im Nervensystem

Darüber hinaus zeigt die Studie bislang unbekannte Besonderheiten im Nervensystem von Halocynthia papillosa. So weist ihr zentrales Nervensystem deutliche Unterschiede zu anderen Arten auf, insbesondere durch das Fehlen einer klar abgegrenzten Verdickung des Zerebralganglions. Dies legt nahe, dass zentrale neuronale Strukturen innerhalb der Seescheiden stärker variieren als bisher angenommen. „Vergleichende Analysen weiterer Arten könnten neue Organisationsformen des Zerebralganglions aufdecken und wichtige Hinweise auf deren funktionelle Bedeutung liefern“, ist sich Mareike Huhn sicher.

Grundlage für zukünftige Studien

Auch die dreidimensionale Rekonstruktion der Tentakel im oralen Siphon zeigt artspezifische Organisationsmuster, einschließlich unterschiedlicher Subtentakel-Strukturen sowie der Verteilung von Nerven und Blutgefäßen. „Die in dieser Studie etablierten Methoden bieten eine Grundlage, um solche Unterschiede künftig systematisch zwischen Arten zu vergleichen“, so Mareike Huhn. Dies eröffne die Perspektive, Zusammenhänge zwischen Anatomie, Filtrationsfunktion und Umweltfaktoren – etwa der Reaktion auf Unterwasserlärm – gezielt zu untersuchen.

Insgesamt unterstreicht die Arbeit, dass selbst häufig vorkommende, bislang wenig beachtete Arten wie H. papillosa überraschende anatomische Besonderheiten aufweisen. Sie zeigt zugleich, dass die Kombination innovativer Bildgebungstechnologien neue Wege eröffnet, um Struktur-Funktions-Beziehungen in marinen Organismen umfassend zu verstehen.

Ruhr-Universität Bochum

Originalpublikation:

Hessel, L., Albers, J., Michalek, A. et al. Insights into unique anatomical structures of the ascidian Halocynthia papillosa obtained by multimodal imaging. Commun Biol 9, 557 (2026). doi.org/10.1038/s42003-026-10102-5

VBIO Online-Webinarreihe: „Das Altern und die Kommunikation von zellulärem Metabolismus und Epigenetik“

Thu, 28 May 2026 08:13:00 +0200

Altern zählt zu den komplexesten biologischen Prozessen und wird nicht nur durch genetische Faktoren bestimmt, sondern auch durch tiefgreifende Veränderungen im Epigenom — jener dynamischen Schicht chemischer Modifikationen, die steuert, wie unsere DNA abgelesen wird. Der Vortrag präsentiert aktuelle Erkenntnisse der Forschungsgruppe von Prof. Tessarz darüber, wie Chromatinarchitektur und Metabolismus gemeinsam die Genregulation während des Alterns koordinieren und wie Störungen in dieser Achse zu altersbedingter zellulärer Dysfunktion beitragen. Dieses wird anhand von Beispielen in zwei Geweben aufgezeigt.

Anhand räumlicher und Einzelzell-Multi-Omics-Daten aus der alternden Mausleber wird gezeigt, dass das Altern mit einer weitreichenden Zunahme der Zugänglichkeit von Chromatin einhergeht und überraschende Erkenntnisse, wie dies die Regulation der Transkription beeinflusst. Darüber hinaus wird belegt, wie metabolische Signale — hier die zytosolische/nukleäre Verfügbarkeit von Acetyl-CoA — direkt in die epigenetische Umprogrammierung einfließen und Differenzierungsprozesse und -entscheidungen in mesenchymalen Stammzellen beeinflussen.

Diese Befunde positionieren die Metabolismus-Epigenetik-Achse als zentralen Regulator des Alterungsprozesses und eröffnen potenzielle Ansatzpunkte für Interventionen zur Beeinflussung von Krankheitsverläufen in alterndem Gewebe.

Der VBIO konnte für dieses Webinar Herrn Prof. Dr. Peter Tessarz (Department of Human Biology, Radboud University, Nijmegen, Niederlande) gewinnen.

Im Rahmen dieser Online-Webinarreihe „Faszination Biologie“ berichten Wissenschaftler/-innen zu ihrem Forschungsfeld und treten in den Dialog. Monatlich werden andere biologische und biomedizinische Inhalte in den Blick genommen, vertiefend erläutert und anschaulich erklärt. Anschließend werden in der Regel Text- und Bildmaterialien für den Privat- und Dienstgebrauch in z. B. Schule zur Verfügung gestellt. Anknüpfungspunkte zu den Bildungsstandards im Fach Biologie (KMK 18.06.2020) lassen sich in allen Vorträgen finden.

Weitere Vorträge (https://www.vbio.de/informationsangebote/faszination-biologie) folgen und sind schon in der Ankündigung zu finden; hochqualifizierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind angefragt. Im Mittelpunkt der Vorträge stehen wissenschaftliche Erkenntnisse und der Weg dorthin. Relevante Fachmethoden werden ebenfalls vorgestellt – und selbstverständlich werden Ihre Fragen beantwortet.

Bitte registrieren Sie sich so rasch wie möglich – spätestens am Veranstaltungstag bis 16 Uhr. Bei Anmeldung nach 16 Uhr kann eine Teilnahme nicht garantiert werden.

https://eu01web.zoom.us/webinar/register/WN_om2nq8UKSWWNTflaWElhhQ

Alle Informationen finden Sie auch auf dem Veranstaltungsposter.

VBIO

Blauer Planet mit weißem Fleck: Mehr als die Hälfte der Weltmeere ist unzureichend erforscht

Wed, 27 May 2026 11:45:30 +0200

Ozeane bedecken mehr als 70 Prozent der Erdoberfläche und bilden das größte zusammenhängende Ökosystem der Welt. Sie sind nicht nur Lebensraum für eine enorme Vielfalt an Organismen, sondern spielen auch eine zentrale Rolle für das globale Klimasystem und die Sauerstoffproduktion. „Trotz ihrer großen Bedeutung – auch für uns Menschen – sind Meere nach wie vor nur sehr lückenhaft erforscht. Schätzungen zufolge gibt es über 2,2 Millionen marine Arten, von denen aber etwa 90 Prozent noch nicht wissenschaftlich beschrieben sind“, erklärt PD Dr. Hanieh Saeedi, Leiterin des Bereichs Geobiodiversitätsinformation und Datenmanagement am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt, und fährt fort: „Unser Wissen über die weltweite Artenvielfalt der Meere ist trotz jahrzehntelanger Forschung und umfangreicher Datensammlungen noch immer verzerrt und unvollständig. Wo liegen Hotspots mariner Artenvielfalt? Wo bestehen Wissenslücken? Und was sind Treiber für die Artenvielfalt?“

Um diesen Fragen auf den Grund zu gehen, hat die Senckenberg-Datenspezialistin in ihrer neuen Studie rund 48 Millionen Datensätze zum Vorkommen von Meeresorganismen ausgewertet. Diese stammen aus globalen, frei zugänglichen Datenbanken wie dem Ocean Biodiversity Information System (OBIS) und der Global Biodiversity Information Facility (GBIF). Insgesamt umfasst der Datensatz Informationen zu über 184.000 marinen Arten. „Das entspricht etwa 90 Prozent der wissenschaftlich beschriebenen und akzeptierten Meeresfauna. Ziel war es – erstmals in diesem Umfang – ein globales Bild der marinen Biodiversität zu erstellen. Nicht nur, um Verbreitungsmuster zu erkennen, sondern auch, um systematisch aufzuzeigen, wo Daten fehlen und welche Faktoren diese Muster beeinflussen. Dies ist auch für die Planung gezielter Schutzmaßnahmen im Rahmen der Ziele der UN-Ozeandekade wichtig“, erläutert Saeedi ihren Ansatz.

Die Auswertung berücksichtigt Daten von flachen Küstengewässern bis hin zu extremen Tiefen von rund 11.000 Metern. Zusätzlich wurden statistische Methoden eingesetzt, um Verzerrungen durch ungleichmäßige Beprobung auszugleichen. „Es ist die erste Auswertung der marinen Biodiversität weltweit auf Grundlage eines derart umfangreichen Datensatzes, die Biodiversitätsmuster und ihre Einflussfaktoren über den gesamten Tiefengradienten hinweg analysiert – von der Wasseroberfläche bis in die Tiefsee. Auch die Unterschiede zwischen den verschiedenen Meerestiefen und Tiergruppen wurden systematisch berücksichtigt“, so Saeedi.

Die Ergebnisse der Meeresforscherin sind alarmierend: Mehr als die Hälfte der Weltmeere ist unzureichend untersucht oder die erhobenen Daten sind nicht öffentlich zugänglich. Das bedeutet, dass große Teile der Ozeane kaum „sichtbar“ sind. Besonders deutlich wird dies in der Tiefsee: Für mehr als 160 Millionen Quadratkilometer unterhalb von 200 Metern Tiefe gibt es praktisch keine verwertbaren Biodiversitätsdaten. Saeedi hierzu: „Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass die Artenvielfalt in der Tiefsee wahrscheinlich deutlich höher ist als bisher angenommen. Auch tropische und polare Regionen sind stark untererfasst, obwohl dort potenziell sehr viele Arten vorkommen.“
Aus den zentralen Tropen, einschließlich afrikanischer Meeresregionen, stammen weniger als 2,5 Prozent aller Datensätze. Anders sieht es in wirtschaftlich gut erschlossenen Regionen, wie dem Nordatlantik, und in flachen Meeresbereichen bis etwa 200 Meter Tiefe aus: Dort gibt es eine Konzentration von Daten. „Diese Ungleichverteilung führt dazu, dass bestimmte Muster der Artenvielfalt möglicherweise verzerrt dargestellt werden. In einigen Fällen werden Hotspots unterschätzt oder gar nicht erkannt, insbesondere in der Tiefsee und in wenig erforschten Regionen“, gibt Saeedi zu bedenken.

Auch die Treiber für die Artenvielfalt – also die Faktoren, die beeinflussen, wie viele Arten in einem Gebiet vorkommen und wie sich Biodiversität entwickelt oder verändert – lassen sich in den Weltmeeren nicht vereinheitlichen. Saeedis Studie zeigt, dass in flachen Meeresgebieten vor allem die Wassertemperatur eine zentrale Rolle für die Artenvielfalt spielt. In tieferen Meeresregionen sind Nährstoffkreisläufe und menschliche Aktivitäten entscheidend. Das liegt laut der Forscherin aber vermutlich auch daran, dass sich die bisherigen wissenschaftlichen Tiefseeexpeditionen nur auf bestimmte Regionen konzentrierten.

„Die Ergebnisse kommen zu einem entscheidenden Zeitpunkt für die globale Ozeanpolitik, da Regierungen im Rahmen der UN-Ozeandekade und internationaler Meeresschutzabkommen ehrgeizige Ziele zum Schutz der Biodiversität verfolgen. Schutzplanungen, die auf unvollständigen und geografisch verzerrten Daten beruhen, können dazu führen, dass besonders gefährdete Ökosysteme für Wissenschaft und Politik ‚unsichtbar‘ bleiben. Man kann nicht wirksam schützen, was nie beprobt, dokumentiert oder digital erfasst wurde“, warnt Saeedi und fährt fort: „Meine Studie zeigt, dass das globale Bild der marinen Biodiversität weiterhin stark davon geprägt ist, wo Forschende in der Vergangenheit Proben genommen und Daten veröffentlicht haben – weniger von der tatsächlichen Verteilung des Lebens im Ozean. Um die bestehenden Wissenslücken zu schließen, sind erhebliche internationale Investitionen notwendig – etwa in langfristige Monitoringprogramme, gezielte Tiefsee-Expeditionen, standardisierte Datenerhebungen, die groß angelegte Digitalisierung und Zusammenführung von Biodiversitätsdaten sowie stärker koordinierte internationale Forschungskooperationen. Nur so lässt sich die tatsächliche Vielfalt des Lebens in den Ozeanen realistisch erfassen und wirksam schützen.“

Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt

Originalpublikation:

Saeedi, H. Gaps and drivers of global marine animal biodiversity from the surface to abyss. Nat Commun 17, 4553 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73613-z

Frauengesichter werden weltweit attraktiver bewertet als Männergesichter

Wed, 27 May 2026 11:41:15 +0200

Das internationale Forschungsteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für empirische Ästhetik (MPIEA) in Frankfurt am Main analysierte die Daten von über 28.500 Studienteilnehmer:innen mit insgesamt mehr als eineinhalb Millionen Bewertungen von Gesichtern aus verschiedenen Ländern und Kulturen. Dabei zeigte sich, dass Gesichter von Frauen im Durchschnitt als attraktiver bewertet werden als die von Männern. Dieser Effekt, den die Autoren der Studie als „Gender Attractiveness Gap“ (GAP) bezeichnen, tritt unabhängig von Alter, kulturellem Hintergrund oder Herkunft auf.

„Besonders interessant ist, dass Frauen andere Frauen deutlich attraktiver bewerten als Männer, während männliche Gesichter von beiden Geschlechtern ähnlich – und insgesamt relativ niedrig – bewertet werden. Der Unterschied besteht also nicht nur zwischen den Geschlechtern, sondern auch innerhalb derselben Geschlechtsgruppe“, berichtet Erstautor Eugen Wassiliwizky vom MPIEA.

Das Team stellte auch fest, dass dieser Effekt verschwindet, wenn sich Menschen selbst bewerten: Männer und Frauen unterscheiden sich nicht in der Einschätzung ihrer eigenen Attraktivität. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Männer insgesamt kritischer urteilen als Frauen. Im Vergleich zum GAP ist dieser Effekt jedoch deutlich schwächer und abhängig von der kulturellen Sozialisierung.

Um die Ursachen des GAP-Musters besser zu verstehen, untersuchten die Forscher auch objektive Merkmale der Gesichter. Mithilfe morphometrischer Analysen – also quantitativer Verfahren zur Vermessung von Gesichtsstrukturen – bestimmten sie, wie feminin oder maskulin ein Gesicht ist. Die Ergebnisse zeigen, dass Unterschiede in dieser geschlechtstypischen Gesichtsstruktur einen erheblichen Teil des GAP erklären.

„Der GAP ist kein Artefakt oder statistischer Zufall, sondern ein robustes und breit beobachtbares Phänomen“, resümiert Wassiliwizky. „Er lässt sich zum Teil durch Unterschiede in der Gesichtsstruktur erklären, geht in Summe aber darüber hinaus.“

Insgesamt zeigt die Studie, dass Attraktivitätsurteile beim Menschen nicht allein eine Frage individueller Vorlieben sind. Sie entstehen aus einem Zusammenspiel von biologischen Merkmalen, individuellen Bewertungsmustern und sozialen Einflüssen. Der GAP weist auf systematische Unterschiede in der Wahrnehmung von Männern und Frauen hin – ein Phänomen, das bislang zwar oft vermutet, aber nie empirisch belegt wurde. Die Ergebnisse zeigen nun erstmals ein globales Muster.

Die Studie basiert auf der bislang größten Datensammlung zur Bewertung von Gesichtsattraktivität weltweit. Um Transparenz und Nachvollziehbarkeit zu gewährleisten und zukünftige Forschung zu unterstützen, stellen die Forscher alle Daten und Analysen öffentlich als Ressource zur Verfügung.

Max-Planck-Institut für empirische Ästhetik

Originalpublikation:

Wassiliwizky, E., Zietsch, B. P., Kleisner, K., & Ullén, F. (2026). The Gender Attractiveness Gap. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 293(2071), Article 20260362. https://doi.org/10.1098/rspb.2026.0362

Wie das Gedächtnis unsere Blicke steuert

Wed, 27 May 2026 10:52:48 +0200

Unsere Augen sind ständig in Bewegung. Rund 200.000-mal am Tag springen sie von einem Punkt zum nächsten. Doch nicht überall verweilt der Blick gleich lang: Manche Stellen betrachten wir kaum einen Augenblick lang, bei anderen halten wir deutlich länger inne. Warum? Die einfache Vermutung lautete: Weil manche Bildinhalte schwieriger zu verarbeiten sind. Eine neue Studie der Universität Osnabrück und des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften zeigt nun: Das stimmt so nicht. Entscheidend ist besonders, ob das Gesehene ins Gedächtnis überführt wird.

In einer in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlichten Arbeit hat ein Forschungsteam um Philip Sulewski und Prof. Dr. Tim C. Kietzmann vom Institut für Kognitionswissenschaft untersucht, was die Verweildauer unseres Blicks bestimmt. Dazu betrachteten die Versuchspersonen jeweils über 4.000 natürliche Szenen, während gleichzeitig ihre Hirnaktivität und Augenbewegungen aufgezeichnet wurden. In einem Teil der Durchgänge beschrieben die Teilnehmenden anschließend, was sie gesehen hatten.

Das Ergebnis war überraschend: Bildausschnitte, die schwer zu erkennen waren, erhielten kürzere Fixierungen, nicht längere. „Die bisherige Erklärung, dass komplexere Inhalte mehr Verarbeitungszeit brauchen, ließ sich somit nicht bestätigen“, sagt Prof. Dr. Tim C. Kietzmann. Auch auf neuronaler Ebene habe sich kein entsprechender Hinweis gefunden: Die Hirnaktivität stabilisierte sich stets zum gleichen Zeitpunkt, unabhängig davon, wie lange der Blick verweilte.

Stattdessen zeigte sich ein anderer Zusammenhang: Bildinhalte, die die Versuchspersonen später in ihren Beschreibungen erwähnten, waren zuvor deutlich länger betrachtet worden. Auch Inhalte, die ein trainiertes KI-System als besonders einprägsam einschätzte, erhielten längere Fixierungen. Dazu passend fanden die Forschenden während längerer Fixierungen verstärkt Signalmuster im Gehirn der Probanden, die als Kennzeichen von Gedächtnisprozessen gelten.

Die Studie zeichnet damit ein neues Bild der Blicksteuerung: Das Gehirn entscheidet sich für eine längere Verweildauer unseres Blicks, wenn es lohnenswert scheint, den Inhalt abzuspeichern. Mit unseren Augenbewegungen schaffen wir so aktiv die Voraussetzungen dafür, dass wichtige Informationen im Gedächtnis verankert werden können.

Universität Osnabrück

Originalpublikation:

Sulewski, P., Amme, C., Hebart, M.N. et al. Fixation duration on natural scenes is explained by memory encoding not processing demand. Nat Neurosci (2026). doi.org/10.1038/s41593-026-02285-1

Natürliche Fluoreszenz im Feuersalamander entdeckt

Wed, 27 May 2026 10:42:18 +0200

Der Feuersalamander ist in Europa ein weithin bekanntes Tier. Er ist leicht an seinem unverwechselbaren schwarz-gelben Muster und den giftigen Sekreten, die er zur Verteidigung einsetzt, zu erkennen. Die Internationale Union für Naturschutz (IUCN) führt den Feuersalamander auf ihrer Roten Liste der bedrohten Arten als „gefährdet“. Er kommt vor allem in feuchten Wäldern, an Bächen und in Bergregionen vor, wobei seine Lebensräume immer mehr zerstört und zersplittert werden.

Ein Amphibium, das nachts im Wald leuchtet.

Die Studie des internationalen Forschungsteams unter der Leitung von Forschenden des Naturkundemuseums in Barcelona, des Instituts für Evolutionsbiologie des Nationalen Forschungsrates Spaniens (CSIC) und der Universität Pompeu Fabra in Barcelona (Spanien) und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena zeigt, dass sich diese Biofluoreszenz vor allem auf den gelben Bauchbereich und die Körperseiten konzentriert. Verantwortlich dafür sind die Hautdrüsen und deren Sekrete, die ihre Leuchtkraft auch noch mehr als 24 Stunden nach ihrer Freisetzung beibehalten können.

„Es ist faszinierend, dass eine so gut erforschte Art immer noch solche unbekannten Phänomene in sich birgt. Das zeigt uns, dass selbst gut bekannte Lebewesen Geheimnisse hüten können, die sich erst offenbaren, wenn man sie mit neuen Methoden untersucht“, sagt Bernat Burriel. Er ist Forscher am Naturkundemuseum in Barcelona und Erstautor der Studie.

Wenn ultraviolettes Licht, das für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, auf die Haut der Salamander trifft, wandeln darin enthaltene chemische Substanzen dieses Licht um und strahlen es im sichtbaren Spektrum wieder ab. Dadurch entsteht eine auffällige Färbung in Grün- und Cyan-Tönen. Dieses Phänomen wird als Biofluoreszenz bezeichnet und unterscheidet sich von der Biolumineszenz dadurch, dass es von einer externen Lichtquelle abhängt. Biolumineszente Organismen wie Glühwürmchen erzeugen ihr Licht dagegen durch chemische Reaktionen selbst.

Lange Zeit ging die Forschung davon aus, dass Biofluoreszenz auf marine Lebensräume beschränkt sei, wobei Skorpione eine seltene Ausnahme darstellten. Eine Reihe neuerer Entdeckungen hat jedoch gezeigt, dass sie auch in terrestrischen Lebensräumen weit verbreitet ist, wobei Berichte über verschiedene Tiergruppen vorliegen, darunter Reptilien, Vögel und Amphibien.

Was ist der Zweck der Biofluoreszenz, und welche Substanz verursacht sie?

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Biofluoreszenz wichtige ökologische Funktionen haben könnte. So könnte sie beispielsweise die Kommunikation zwischen einzelnen Salamander erleichtern, die Wahl eines Paarungspartners bzw. einer Paarungspartnerin beeinflussen oder Warnsignale verstärken, die sich gegen Feinde richten.

„Die Fluoreszenz erfüllt mehrere Kriterien, die auf eine kommunikative Funktion hindeuten. Sie könnte Salamandern helfen, einander in der Nacht oder in besonders dichten Umgebungen wahrzunehmen, oder als zusätzliches Abwehrsignal dienen“, sagt Martin Kaltenpoth, Leiter der Abteilung Insektensymbiosen am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie und Mitautor der Studie. Darüber hinaus eröffnet die Tatsache, dass sie in giftigen Sekreten vorkommt, neue Hypothesen über ihre Rolle bei Interaktionen mit anderen Arten.

Die genaue Funktion der Fluoreszenz bei Feuersalamandern ist weiterhin unklar. Visuell orientierte Tiere mit hoher Lichtempfindlichkeit könnten diese cyan-grüne Fluoreszenz jedoch bereits bei sehr geringer Intensität wahrnehmen. Der Mensch kann sie hingegen nur mit Hilfe einer UV-Lampe erkennen. In einem Wald bei Nacht stammt das einzige Licht, das den Boden erreicht, auf dem die Salamander leben, von den Sternen und dem Mond. Interessanterweise enthält Vollmondlicht mehr UV- und violette Wellenlängen als Tageslicht, das eine relativ homogene Verteilung der Wellenlängen aufweist. Salamander könnten daher ihre Sichtbarkeit gegenüber Artgenossen erhöhen, indem sie ihrer gelben Haut cyan-grüne Flecken hinzufügen.

Die natürliche Fluoreszenz der Salamander könnte auch Teil einer aposematischen Signalstrategie sein. Dabei zeigen Tiere auffällige Warnfarben, um Feinde darauf hinzuweisen, dass sie giftig sind. Der Zusammenhang zwischen Warnfärbung und giftigen Verbindungen wurde bei Salamandern erstmals vor mehr als einem Jahrhundert mit der Entdeckung der Salamandrine nachgewiesen, einer Gruppe hochgiftiger Steroidalkaloide, die aus Cholesterinvorläufern stammen. „Das Vorhandensein dieser fluoreszierenden Verbindung war überraschend, da die Hautsekrete von Salamandern seit Jahrzehnten chemisch untersucht werden und uns keine veröffentlichten Berichte über Fluoreszenz bekannt waren“, sagt Andrés Brunetti, Forscher am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie.

„Wir wissen noch nicht, um welche Verbindung es sich bei dieser Fluoreszenz handelt, aber alles deutet darauf hin, dass es sich um ein Molekül handelt, das bei dieser Art bisher unbekannt war. Seine Identifizierung wird entscheidend sein, um seinen Ursprung und seine Funktion zu verstehen“, fügt Salvador Carranza, Forscher am Institut für Evolutionsbiologie der Universität Pompeu Fabra und Mitautor der Studie, hinzu. Das Forschungsteam ist derzeit dabei, die in Frage kommenden Verbindungen chemisch zu charakterisieren.

Auswirkungen auf Forschung und Artenschutz

Diese Entdeckung erweitert das Wissen über die Biologie dieser Amphibien und macht deutlich, wie wertvoll es ist, Lebewesen aus neuen Blickwinkeln zu betrachten. Sie kann auch Auswirkungen auf den Artenschutz haben, denn ein besseres Verständnis der Kommunikations- und Verhaltensmechanismen kann zum Schutz gefährdeter Arten beitragen.

Diese Studie, an der auch Forschende des Instituts für Subtropische Biologie und der Katalanischen Gesellschaft für Herpetologie mitgewirkt haben, ist Teil eines wegweisenden Projekts zum Schutz von Amphibien in Katalonien, das von der Stiftung des Zoos von Barcelona finanziert wird.

Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Originalpublikation:

Burriel-Carranza, B.; Brunetti, A. E.; Skamnelou, M.; Escudero, J.; Estarellas, M.; Tulloch, S; Riaño, G.; Rivera, X.; Piulachs, M.-D.; Engl, T.; Weiss, B.; Kaltenpoth, M.; Carranza, S. (2026). Glandular biofluorescence in fire salamanders (Salamandra salamandra): first evidence and ecological implications. Royal Society Open Science 13: 251991. https://doi.org/10.1098/rsos.251991