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Krafttraining aktiviert Muskelreparatur

Wed, 29 Jul 2026 12:01:21 +0200

Sportliche Betätigung ist wichtig, um auch im Alter fit zu bleiben. Ausdauertraining allein reicht dabei nicht. Um Muskelmasse aufzubauen oder zu erhalten, ist die intensive Belastung im Rahmen von Krafttraining notwendig. Diese führt aber auch zu Schäden im krafterzeugenden, kontraktilen Apparat der Muskeln. Auf die Frage, wie die Muskulatur mit diesen Schäden umgeht und sich an das Krafttraining anpasst, gab es bisher kaum Antworten. Das Forschungsteam um Prof. Dr. Sebastian Gehlert, Biowissenschaften des Sports an der Universität Hildesheim, Prof. Dr. Jörg Höhfeld, Zellbiologie an der Universität Bonn, und Prof. Dr. Pitter Huesgen, Biologie an der Universität Freiburg, haben nun Einblicke in die beteiligten Mechanismen und ein damit verbundenes Proteinnetzwerk erzielt.

Krafttraining aktiviert Reparatursystem der Muskeln

Dazu hat das Team bei freiwilligen Versuchsteilnehmer*innen vor und nach einem hochintensiven Krafttraining Muskelproben entnommen und mit dem Verfahren der „fraktionierten Proteomik“ untersucht. Zudem haben die Wissenschaftler*innen untersucht, wie sich eine längere Phase reduzierter Trainingsintensität und eine Phase ohne Krafttraining auf die Muskeln auswirkt. Mithilfe neuester Analyseverfahren wies das Team Veränderungen im kontraktilen Apparat des Muskels nach: Durch Krafttraining wird ein Proteinnetzwerk aktiviert, welches beschädigte Muskelbestandteile erkennt und diese abbaut. Außerdem fördert dieses Reparatursystem die Neubildung der Muskelbestandteile. So werden beschädigte und abgebaute Bestandteile ersetzt und der kontraktile Apparat aufrechterhalten und verstärkt. Der kontraktile Apparat beschreibt den Teil der Muskelzellen, die für die Muskelkontraktion verantwortlich sind.

Fächerübergreifendes Teamwork macht Entdeckung möglich

Prof. Pitter Huesgen von der Universität Freiburg erläutert: „Unsere Analyseverfahren haben es uns erlaubt, Muskelproteine zu identifizieren, die nach einem Krafttraining an den kontraktilen Apparat binden und dort ihre Schutz- und Reparaturaktivität entfalten“. Die Muskelproben für die Studie hat Prof. Gehlert an der Universität Hildesheim isoliert. Wie die darin enthaltenen Proteine konkret arbeiten, hat anschließend das Labor von Prof. Dr. Jörg Höhfeld am Institut für Zellbiologie der Universität Bonn untersucht. „Wir konnten in isolierten Muskelzellen zeigen, dass die Reparaturproteine zunächst beschädigte Muskelkomponenten erkennen und dann durch einen zellulären Abbauweg, die sogenannte Autophagie, entsorgen. Das macht den Weg frei für eine Reparatur der Muskeln und eine Anpassung an das Krafttraining“, erklärt Höhfeld.

Relevanz für Training und Rehabilitation

„Wir sehen nun, wie sich Trainingsintensität und Trainingsdauer auf das Reparatursystem und die Schädigung der Muskelfasern auswirken. So können wir die Abfolge von Trainingseinheiten bei Athlet*innen sowie Patient*innen im klinischen Kontext optimal anpassen“, betont Gehlert die Relevanz der Ergebnisse. Diese neuen Erkenntnisse bringt er nun in die Ausbildung von Sportwissenschaftler*innen und die Trainingsoptimierung von Sportler*innen an Olympiastützpunkten sowie von Einsatzkräften der Polizei und Bundeswehr ein.

Universität Hildesheim

Originalpublikation:

Kuppusamy, M., Jacko, D., Gupta, Y. et al. Fractionated proteomics identifies a protein network mitigating resistance exercise-induced damage in human skeletal muscle. Nat Commun 17, 7110 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-75501-y

Mikroorganismen gestalten den Meeresboden aktiv mit

Wed, 29 Jul 2026 11:52:47 +0200

Eine Studie von Forschenden um Erstautorin Dr. Joely Maak vom MARUM Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen zeigt, wie unterschiedliche Intensitäten des hydrothermalen Fluidflusses in Wassertiefen von 100 bis 250 Metern vor der griechischen Insel Milos mikrobielle Stoffwechselwege und die Bildung verschiedener Minerale beeinflussen.

Im August 2023 lief das deutsche Forschungsschiff METEOR unter der Leitung von Dr. Solveig Bühring zur Expedition M192 in Richtung der griechischen Insel Milos aus. Das Ziel: bislang unbekannte Hydrothermalsysteme aufspüren und untersuchen. Drei Jahre später zeigt eine neue Studie nun, welche überraschenden Erkenntnisse diese Expedition hervorgebracht hat: In einem neu entdeckten Hydrothermalsystem in mittlerer Wassertiefe (100 bis 250 Meter) konnten Forschende zeigen, wie unterschiedliche Intensitäten hydrothermalen Fluidflusses mikrobielle Lebensgemeinschaften und die Bildung von Mineralen am Meeresboden steuern.

Rund um Milos können auf engem Raum völlig unterschiedliche Arten hydrothermaler Aktivität gefunden werden: langsam diffundierende Fluide und heiße, kräftig austretende Quellen. „Diese beiden Fluidtypen schaffen vollkommen unterschiedliche Lebensräume für Mikroorganismen“, erklärt Erstautorin Dr. Joely Maak. In Bereichen mit langsamem Fluidfluss dringt Meerwasser recht tief in die Sedimente ein. Mit dem eindringenden Meerwasser gelangt auch gelöstes Sulfat in die Sedimente. Dies wird von sulfatreduzierenden Mikroorganismen genutzt, deren Metabolismus die Bildung von Pyrit im Sediment fördert. Wo dagegen heiße, saure Fluide durch starken Aufstrom direkt austreten, fehlt das sulfatreiche Meerwasser. Stattdessen zeigen sich schwefeloxidierende Bakterien, die an der Grenzschicht zwischen reduziertem Fluid und Sauerstoff enthaltendem Meerwasser leben, und es bildet sich elementarer Schwefel.

Mineralbildung nicht nur durch geologische Prozesse
Lange Zeit galt die Mineralbildung in aktiven Hydrothermalsystemen vor allem als Folge geologischer Prozesse. „Die aktuelle Studie zeigt nun, dass Mikroorganismen diesen Prozess aktiv mitgestalten können. Als erste detaillierte Untersuchung der neu entdeckten Hydrothermalsysteme nach ihrer Erstbeschreibung Ende 2025 in Scientific Reports bildet diese Studie die Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten in diesen einzigartigen Lebensräumen“, erläutert Projektleiter Dr. Marcus Elvert.

Biologische und geologische Prozesse eng miteinander verknüpft
Um die verschiedenen Stoffwechselwege zu identifizieren, kombinierte das Team zahlreiche Methoden: Isotopenanalysen einzelner Fettsäuren, um verschiedene mikrobielle Stoffwechselwege zu identifizieren, Mineralanalysen, Schwefelisotope sowie Geochemie der Porenwässer. Erst durch die Kombination dieser unterschiedlichen Methoden ließ sich zeigen, wie eng biologische und geologische Prozesse miteinander verknüpft sind.

Möglich wurde dieser Forschungsbeitrag durch die enge Zusammenarbeit eines sehr interdisziplinären Teams. Zu dem Team gehörten Clemens Röttgen, Birte Winkelhues, Eirini Anagnostou, Solveig I. Bühring, Andrea Koschinsky, Jianlin Liao, Harald Strauss, Christoph Vogt, Wolfgang Bach, Enno Schefuß und Marcus Elvert. Erst die Kombination dieser unterschiedlichen Expertisen aus den Bereichen Geomikrobiologie, Mineralogie und Geochemie ermöglichte es, die Wechselwirkungen zwischen Fluidfluss, Mikroorganismen und Mineralbildung umfassend zu entschlüsseln.

Die Studie ist eingebunden in die Forschung des aktuellen Exzellenzclusters „Der Ozeanboden – Unerforschte Schnittstelle der Erde“. Ziel des Clusters ist es, Ozeanboden-Ökosysteme unter sich verändernden Umweltbedingungen sowie zentrale Stoffkreisläufe wie den des Kohlenstoffs besser zu verstehen. Grundlage der Ergebnisse sind Proben und Daten der Expedition M192 des Forschungsschiffs METEOR III. Auch nachdem die METEOR III nach fast vier Jahrzehnten Forschungsbetrieb ihre letzte Reise beendet hat, liefern ihre Expeditionen weiterhin neue wissenschaftliche Erkenntnisse über bislang verborgene Prozesse am Meeresboden.

MARUM

Originalpublikation:

Joely Marie Maak, Clemens Röttgen, Birte Winkelhues, Eirini Anagnostou, Solveig I. Bühring, Andrea Koschinsky, Jianlin Liao, Harald Strauss, Christoph Vogt, Wolfgang Bach, Enno Schefuß & Marcus Elvert: Impact of fluid flow on bacterial carbon and sulfur cycling, mineral precipitation, and transformation in hydrothermal sediments off the coast of Milos. JGR: Biogeosciences (2026). https://doi.org/10.1029/2026JG009869

Ölkäferlarven duften wie Blüten, um Bienen zu manipulieren

Wed, 29 Jul 2026 11:35:08 +0200

Ein Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat erstmals nachgewiesen, dass Insekten in der Lage sind, Blütendüfte nachzuahmen, um Bestäuber zu manipulieren. Die parasitischen Larven des Schwarzblauen Ölkäfers (Meloe proscarabaeus) locken durch flüchtige Verbindungen, die dem Duftbouquet von Blumen stark ähneln, Wildbienen an. Die Forschenden analysierten den Duft der Larven und stellten fest, dass er aus einer komplexen Mischung von Monoterpenoiden besteht, Duftstoffen, die von sehr vielen Blüten verströmt werden. Verhaltensexperimente zeigten: Bienen reagieren auf den Larvenduft, auch wenn keine Larven sichtbar sind. Die Forschenden konnten zudem nachweisen, dass die Käferlarven die Duftstoffe nicht aus der Umwelt aufnehmen, sondern selbst synthetisieren. Durch genetische Analysen identifizierten sie zwei Cytochrom-P450-Enzyme, die an der Bildung der blütenähnlichen Verbindungen beteiligt sind. Dies ist das erste dokumentierte Beispiel dafür, dass ein Tier Blütenduftstoffe nachahmt, um eine ökologische Interaktion zu manipulieren.

Überleben durch Täuschung

Der Lebenszyklus des Schwarzblauen Ölkäfers ist äußerst spektakulär. Seine winzigen Larven müssen in das Nest von solitären Bienenarten gelangen, um zu überleben. Nur dort können sie sich vom Ei der Biene und den Nahrungsvorräten, die eigentlich für den Bienennachwuchs bestimmt sind, ernähren und weiterentwickeln. Da die Überlebensrate der einzelnen Larven extrem gering ist, legt ein Ölkäfer-Weibchen mehrere Tausend Eier, um die Art zu sichern. Um in ein Bienennest zu gelangen, setzt der Käfernachwuchs auf Täuschung: Als Ansammlung an einem Halm könnte man die orangefarbenen Larven für eine Grasblüte halten. Wie Forschende am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie jetzt herausfanden, ist bei der Strategie, per Bienentaxi das Bienennest zu erreichen, auch chemische Mimikry im Spiel.

Von der Hypothese zum chemischen Detektivspiel

Für das Forschungsprojekt am Schwarzblauen Ölkäfer wurde das Team um Ryan Alam und Tobias Köllner aus der Abteilung Naturstoffbiosynthese durch frühere Forschungsarbeiten inspiriert, die zeigten, dass eine verwandte Ölkäferart derselben Gattung aus Nordamerika, Meloe franciscanus, eine bestimmte Wirtsbienenart anlockt, indem sie die Sexuallockstoffe der Biene nachahmt. „Wir fragten uns, ob der europäische Verwandte, der Schwarzblaue Ölkäfer, dessen Larven sich auf Pflanzen ansammeln und offenbar ein breites Spektrum an Wildbienenarten als Wirte nutzt, eine ähnliche Strategie oder eine völlig andere Form der chemischen Täuschung anwendet“, sagt Studienleiter Tobias Köllner.

Um das Rätsel zu lösen, sammelten die Forschenden zu Beginn des Frühlings Ölkäfer in der Umgebung von Jena und ermöglichten ihnen die Paarung und Eiablage. Nach etwa drei Wochen schlüpften die Larven, und das Team konnte die von ihnen abgegebenen flüchtigen Verbindungen analysieren. Chemische Untersuchungen ergaben, dass die Ölkäferlarven 17 verschiedene Monoterpenoide freisetzen. Dabei handelt es sich um bekannte Blütenaromen, die beispielsweise von Pflaumen- und Kirschblüten verströmt werden. Diese blühen zur selben Zeit, in der die kleinen Ölkäferlarven auf den Bienentransport warten. Verhaltensexperimente im Olfaktometer bestätigten, dass Bienen den Larvenduft gegenüber Kontrollen bevorzugen – selbst wenn die Larven nicht sichtbar waren. Dies beweist, dass die Anlockung primär chemisch erfolgt. Bei Freilandexperimenten, für die das Forschungsteam die isolierten Monoterpenoide auf Wattestäbchen tropfte, um ihre Wirkung auf freilebende Bienen zu testen, konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beobachten, dass Sandbienen der Gattung Andrena den Kopf des Wattestäbchens häufig anflogen. Diese Beobachtung bestätigt noch einmal, dass die flüchtigen Monoterpene ausreichen, um die potenziellen Wirte der Larven anzulocken.

Ölkäferlarven produzieren den Blütenduft selbst

Das Team fragte sich nun, wie die Larven an die blütenduftähnlichen Substanzen gelangten, die ihnen die Reise ins Bienennest ermöglichen sollen: Was dies das Ergebnis einer Aufnahme von Pflanzenstoffen aus der Nahrung oder das Ergebnis einer Übertragung durch die Käfermutter bei der Eiablage? Oder bildeten die Larven die Substanzen selbst? Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten weder in den Eiern noch in den Käfern blütenähnliche Monoterpenoide nachweisen. Dem Team gelang es schließlich mittels genetischer Analysen zu zeigen, dass zwei bestimmte Cytochrom-P450-Enzyme in den Larven, CYP347BT1 und CYP345BZ1, die biosynthetischen Vorstufen für die Bildung der blütenähnlichen Substanzen herstellen. Die Larven produzieren die Duftstoffe also de novo und die identifizierten Enzyme sind somit der Schlüssel zur chemischen Täuschung.

Ein neues Paradigma der Mimikry

„Diese Entdeckung beschreibt eine bislang unbekannte Form der Mimikry und erweitert unser Verständnis davon, wie Parasiten chemische Signale nutzen, um andere Lebewesen zu manipulieren“, sagt Erstautor Ryan Alam. Die Studie zeigt erstmals, dass ein Tier chemische Signale selbst herstellt und nutzt, um eine Pflanzenidentität zu imitieren.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten, dass die Larven des Schwarzblauen Ölkäfers die chemische Anziehungskraft von Blüten ausnutzen, um verschiedene Bienenarten parasitieren zu können. „Indem sie eine Ressource imitieren, von der viele verschiedene Wildbienenarten angezogen werden, können die Larven ein breiteres Spektrum potenzieller Wirte erreichen“, sagt Ryan Alam.
Diese Entdeckung veranschaulicht die Komplexität der Beziehungen zwischen Lebewesen: Tiere, die Pflanzensignale nachahmen, um andere Tiere zu täuschen, beeinflussen nicht nur Nahrungsnetze, sondern offenbaren auch die komplexen Kommunikationsstrukturen in natürlichen Ökosystemen.

„Unser nächstes Ziel ist es, den gesamten Biosyntheseweg der Duftstoffe zu entschlüsseln“, sagt Sarah O’Connor, Leiterin der Abteilung Naturstoffbiosynthese. „Dazu wollen wir auch verwandte Käferarten untersuchen, um zu verstehen, wie weit diese Strategie verbreitet ist und wie sie sich im Laufe der Evolution entwickelt hat“.

Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Originalpublikation:

R.M. Alam, D. Kessler, H. Vogel, K. Luck, A. David, M. Kunert, G. Brehm, M. Kaltenpoth, S.E. O’Connor, & T.G. Köllner: The floral illusion: A parasitic beetle mimics the scent of flowers to attract bees, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (31) e2602521123, https://doi.org/10.1073/pnas.2602521123 (2026).

Kleine Mutation, große Wirkung: Neue Erkenntnisse über Kardiomyopathien

Wed, 29 Jul 2026 11:29:41 +0200

Kardiomyopathien sind eine Gruppe von meist erblichen, seltenen Herzkrankheiten, bei denen die Struktur des Herzmuskelgewebes gestört ist. Das schränkt die Pumpkraft des Herzens ein; es kommt zu Atemnot, geringerer körperlicher Leistungsfähigkeit und weiteren typischen Beschwerden einer Herzschwäche. Bei manchen Betroffenen ist das RBM20-Protein mutiert; sie werden derzeit genauso behandelt wie Menschen mit Herzinsuffizienz. Doch bei dieser speziellen Gruppe könnte künftig eine spezifischere Therapie sinnvoll sein. Das zeigt eine neue Studie, die maßgeblich von Forschenden aus Würzburg und Heidelbergstammt. Die Ergebnisse sind im Fachjournal Signal Transduction and Targeted Therapy veröffentlicht.

Kleiner Unterschied mit großen Folgen

Das Studienteam hat zwei Familien analysiert, in denen je eine spezielle Kardiomyopathie mit einer spezifischen Mutation im RBM20 auftritt. In einer Familie ist es die dilatative Kardiomyopathie (DCM), bei der sich die Herzkammern stark vergrößern und das Herz nicht mehr effektiv pumpt. In der anderen Familie ist es die linksventrikuläre Non-Compaction-Kardiomyopathie (LVNC), eine Unterform der DCM, bei der das Herzgewebe schwammartig durchlöchert ist. Medizinisch betreut und genetisch untersucht werden beide Familien von Professor Benjamin Meder am Universitätsklinikum Heidelberg. Analysen zeigten, dass es zwischen den mutierten RBM20-Proteinen der Familien nur einen klitzekleinen Unterschied gibt: In der DCM-Familie ist an einer definierten Stelle des RBM20-Proteins ein einziger Aminosäure-Baustein durch einen anderen ersetzt, und zwar ein Arginin durch ein Tryptophan. In der zweiten Familie ist genau das gleiche Arginin durch Leucin ersetzt.

„Wir haben uns gefragt, wie ein so kleiner Unterschied zu zwei derart verschiedenen Krankheitsbildern führen kann“, sagt Professorin Katrin Streckfuß-Bömeke von der Universität Würzburg, Letztautorin der Publikation. Die Pharmakologin und Expertin für humane Kardiomyopathie-Modelle arbeitet auf diesem Feld seit Jahren mit ihrem Heidelberger Kollegen Meder zusammen.

Gravierende Folgen für den Kalziumhaushalt festgestellt

Mit Hilfe von Haut- und Blutproben der Familien stellte das Würzburger Team fest, dass der Austausch eines einzelnen Proteinbausteins gravierende Folgen für den Kalziumhaushalt hat. Der lebenswichtige Mineralstoff Kalzium wirkt in Herzzellen wie ein Taktgeber: Er sorgt dafür, dass sich der Herzmuskel im richtigen Rhythmus zusammenzieht und wieder entspannt. Die Forschenden entdeckten, dass bei der Krankheit mit dem schwammartig veränderten Herzgewebe die Zellen besonders empfindlich für das Kalzium-Signal sind: Sie haben einen stark aktivierten Kalziumzyklus und verbrauchen extrem viel Energie. Bei DCM-Herzzellen dagegen kommt es zu einem Speicherproblem: Bei ihnen läuft das Kalzium aus dem internen Speicher, als hätte der ein Leck.

Künstliche Herzgewebe und Genschere verwendet

Um die beschriebenen Prozesse verstehen zu können, baute das Team die Situation der Erkrankten im Labor nach. Für die Studie wurden aus den Blut- und Hautzellen der betroffenen Familien pluripotente Stammzellen (iPS) erzeugt. Diese Zellen sind Alleskönner und lassen sich in jede beliebige Zellart verwandeln – in diesem Fall in schlagende Herzmuskelzellen. Drei Modelle kamen bei den Untersuchungen zum Einsatz: einzelne Herzzellen, kugelförmige Organoide und kleine künstliche Herzmuskelgewebe. Letztere wurden im Tissue-Engineering-Team von Dr. Malte Tiburcy an der Universitätsmedizin Göttingen hergestellt. Die Forschenden nutzten auch die Genschere CRISPR/Cas9. Mit dieser Technik konnten sie die Fehler im Erbgut der erkrankten Zellen punktgenau reparieren. In derart „geheilte“ LVNC-Zellen fügten sie dann die DCM-Variante ein. So erkannten sie, dass tatsächlich nur die eine kleine Mutation an derselben Stelle des RBM20-Proteins für die sehr unterschiedlichen Krankheitsbilder verantwortlich ist.

Ansatzpunkte für patientenspezifische Therapien gefunden

Bei diesen Analysen identifizierte das Team einige „molekulare Spieler“, die bei den beiden erblichen Herzkrankheiten spezifische Rollen übernehmen. „Damit haben wir neue molekulare Ansatzpunkte gefunden, an denen Medikamente angreifen könnten“, sagt Dr. Sabine Rebs, Erstautorin der Studie und Mitglied des Teams von Katrin Streckfuß-Bömeke. Auch erste Hinweise auf mögliche neue Wirkstoffe können die Forschenden liefern. Ein Hoffnungsträger könnte zum Beispiel das Medikament Verapamil sein, das die Wirkung von Kalzium abschwächt und für die Behandlung von Herzrhythmusstörungen zugelassen ist: In den Laborversuchen an Zellen und Geweben konnte der Arzneistoff die Kraft der geschädigten Herzzellen teilweise verbessern. Doch bevor neue Therapiestrategien reif für den Einsatz am Menschen sein könnten, sind noch viele weitere Studien nötig. Doch schon jetzt zeigt das Forschungsteam Wege auf, auf denen sich verschiedene Kardiomyopathien mit RBM20-Mutation in der Zukunft individueller behandeln lassen. Genetische Analysen werden dann helfen, die jeweils bestmögliche Therapie maßgeschneidert für jeden einzelnen Betroffenen festzulegen.

Universität Würzburg

Originalpublikation:

Rebs, S., Sedaghat-Hamedani, F., Kayvanpour, E. et al. RBM20 variants disrupt Ca²⁺ handling and metabolism in dilated and non-compaction cardiomyopathy stem cell models. Sig Transduct Target Ther 11, 276 (2026). doi.org/10.1038/s41392-026-02838-7

Der Bauernhof-Effekt, so klar wie nie zuvor

Wed, 29 Jul 2026 11:24:20 +0200

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Prof. Dr. Markus Ege vom Dr. von Haunerschen Kinderspital des LMU Klinikums und dem Institut für Asthma- und Allergieprävention am Helmholtz Munich haben erstmals gezeigt, „welche Bakterien in der Stallluft den Bauernhofeffekt auslösen, welche Stoffe der Bakterien ihn vermitteln und an welchen Rezeptoren im Körper sie andocken, um ihre potenzielle schützende Wirkung zu entfalten.“ Die Ergebnisse wurden im Fachblatt „New England Journal of Medicine - Evidence“ veröffentlicht.

Seit Jahren liest man immer wieder von der Hygienehypothese. Sie war 1989 entstanden, nachdem drei Jahrzehnte lang ein dramatischer Anstieg von Allergien, Heuschnupfen und Asthma bei Kindern in westlichen Industrienationen beobachtet worden war. Alles Erkrankungen, bei denen das Immunsystem entzündlich überreagiert und körpereigene Strukturen angreift. Warum? Aus Unterforderung in der frühen Kindheit - besagt die Hygienehypothese: Das Abwehrsystem von Kindern, die zu wenig mit Umweltkeimen und banalen Schnupfenviren konfrontiert sind, läuft leichter fehl. „Mädchen und Jungen, die auf Bauernhöfen aufgewachsen und einer großen Vielfalt von Mikroben ausgesetzt sind, haben das Problem deutlich seltener“, sagt Prof. Markus Ege. Denn ihr Immunsystem ist ständigen bakteriellen Sparringspartnern aus der Stallluft ausgesetzt und wird damit so trainiert, dass überschießende Entzündungsreaktionen vermieden werden.

Eindeutig bewiesen ist die Hygienehypothese allerdings nicht. Denn sie beruht weitgehend auf Beobachtungsstudien. „Diese können nur mehr oder weniger überzeugend Zusammenhänge nahelegen“, sagt Epidemiologe Ege: „Aber mit unserer neuen Studie können wir das nun sehr plausibel tun, weil wir die einzelnen Glieder der vermuteten Kausalkette benennen können: Bakterien, die beteiligten Stoffwechselprodukte der Mikroben und menschliche Rezeptoren.“

Wie vorgegangen wurde

Die Forscher nutzten die Daten von über 1.000 Kindern aus großen europäischen Studien in ländlichen Regionen. Von allen Mädchen und Jungen lagen zwei Arten von Proben vor: Nasenabstriche und Staub aus der Matratze. Zusätzlich wurden bei 47 Bauernhofkindern Staubproben aus Kuhställen genommen. Die Forscher haben dann geschaut, welche Bakterien und Pilze in diesen Proben vorkommen, wie diese Mikroorganismen zusammenhängen und ob bestimmte Mikroben-Gruppen die Mädchen und Jungen vor Asthma schützen.

Dafür verwendeten die Epidemiologen und Bioinformatiker moderne Gen- und Stoffwechselanalysen und entwickelten am Computer Modelle. Durch eine Art Ausschlussverfahren kamen sie letztlich den entscheidenden Mikroorganismen auf die Schliche. Zusätzlich prüften sie, ob Gene der Kinder diesen Schutz beeinflussen. Zur Bestätigung nutzten die Forscher außerdem Daten aus Frankreich und Finnland.

Die Ergebnisse

„Wir haben wenige Bakterien identifiziert, die wir nun bis auf Spezies-Ebene genau benennen können“, sagt Giuila Pagani, Erstautorin der Studie und Bioinformatikerin am Institut für Asthma- und Allergieprävention bei Helmholtz Munich, „zum Beispiel Romboutsia timonensis und Glutamicibacter arilaitensis. Diese sogenannten gram-positiven Bakterien vermitteln zusammen zwei Drittel des gesamten Bauernhofeffekts auf Asthma und zur Hälfte auf Heuschnupfen und Neurodermitis.“ Die Bakterien stammen aus dem Verdauungstrakt der Kuh, wo sie Stoffe wie Kynurenin, Xanthin, Alpha-Linolensäure und Stearidonsäure produzieren oder verstoffwechseln, die leicht eingeatmet und von den zwei Rezeptoren AhR und PPARy auf den menschlichen Atemwegszellen erkannt werden können. „Diese Rezeptoren“, erklärt Ege weiter, „haben vielfältige Funktionen unter anderem im Immunsystem, sie verhindern vermutlich eine überschießende Entzündungsreaktion.“ Ihre Rolle im Bauernhof-Effekt war zuvor nicht bekannt. Zum ersten Mal ist mithin die gesamte biologische Kette sichtbar: Kuh → Stallluft → Bakterien → Stoffwechselprodukte → menschliche Rezeptoren → Schutz vor Asthma.

Die neuen Erkenntnisse können jetzt von Laborforschern genutzt werden, um die molekularen und zellulären Mechanismen des Bauernhof-Effekts zu entschlüsseln. Das eröffnet die Perspektive, ein Medikament zu entwickeln, das den Bauernhof-Effekt nachahmt - ohne dass sich Kinder dafür im Kuhstall aufhalten müssen.

LMU Klinikum München

Originalpublikation:

G. Pagani et al.: Gram-positive bacteria mediate the inverse association of farm exposure and childhood asthma, NEJM Evidence, DOI: https://doi.org/10.1056/EVIDoa2500271

Trockenheit verändert Schädlingsbefall

Tue, 28 Jul 2026 12:02:32 +0200

Für ihre Untersuchungen setzten die Forschenden der Universität Göttingen Zuckerrüben entweder mäßiger oder starker Trockenheit aus. Sie kombinierten diese Behandlungen mit einem Befall durch die Rübenfliege (Pegomya cunicularia), deren Larven in den Blättern heranwachsen. Anschließend analysierten sie verschiedene Vitalparameter der Pflanze, die Entwicklung der Insekten sowie deren Eiablageverhalten. Die Ergebnisse hingen stark vom Schweregrad des Stresses ab: Allgemein verringerte Trockenheit das Wachstum der Zuckerrüben, ihre Blattfläche und Photosyntheseleistung. Unter mäßiger Trockenheit stieg jedoch die Konzentration bestimmter Nährstoffe in den Blättern an. In der Folge wuchsen die Larven besonders gut und verursachten stärkere Fraßschäden. Bei starker Trockenheit nahmen Wassergehalt und physiologische Leistungsfähigkeit der Pflanzen dagegen deutlich ab, was die Entwicklung der Larven erheblich einschränkte.

Auch die chemische Kommunikation der Pflanzen war betroffen: „Wir beobachteten, dass sich unter Wassermangel die Zusammensetzung und Menge der freigesetzten flüchtigen Duftstoffe veränderte, welche die Rübenfliege zur Orientierung nutzt, um geeignete Nahrungspflanzen für ihre Larven zu finden“, so Dr. Shahinoor Rahman vom Department für Nutzpflanzenwissenschaften der Universität Göttingen, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit durchführte. „Zudem legten die Weibchen weniger Eier in besonders stark gestresste Pflanzen“, so Rahman. Die Ergebnisse liefern neue Einblicke, wie sich klimabedingte Veränderungen auf Beziehungen zwischen Kulturpflanzen und Schädlingen auswirken können, und bieten wichtige Ansatzpunkte für die Entwicklung widerstandsfähigerer Anbausysteme.

Universität Göttingen

Originalpublikation:

Rahman et al. (2026). Metabolic trade-offs in sugar beet under drought and beet leaf miner infestation: implications for herbivore success. Journal of Experimental Botany. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erag196

Ähnlichkeit zwischen Zellen von Mensch und Rind könnte Wirkstoffforschung voranbringen

Tue, 28 Jul 2026 10:51:56 +0200

Prof. Dr. Frank Edlich von der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig forscht zur mitochondrialen (also aus dem Inneren der Zelle angestoßenen) Apoptose und nimmt dabei eine zwischen verschiedenen Tierarten und dem Menschen vergleichende Perspektive ein. Durch eine Zusammenarbeit mit der Universitätsmedizin Leipzig konnten er und sein Forschungsteam menschliche Blutproben mit Zellen und Geweben von Rind, Maus, Schaf und Schwein vergleichen. Die Forschenden fokussierten sich in ihrer Studie auf die Proteine BAX und BAK, die den programmierten Zelltod initiieren. Sie untersuchten mit biochemischen Proteinanalysen, wo sich BAX und BAK in den Zellen der untersuchten Arten befinden und wie sie sich an der Mitochondrienmembran organisieren. In einem Versuch mit Rinderleberzellen wendeten die Wissenschaftler:innen zudem verschiedene Wirkstoffe an und verfolgten den Ablauf des programmierten Zelltods anhand mehrerer unabhängiger Messgrößen sowie mit hochauflösender Mikroskopie.

Sie stellten fest, dass Rinderzellen mit Blick auf die zentralen Zelltodproteine BAX und BAK menschlichen Zellen stärker ähneln als die häufig verwendeten Mauszellen. Zum einen ist das Rinderprotein BAX dem menschlichen Protein ähnlicher als das der Maus, zum anderen sind BAX und BAK an der Mitochondrienmembran von Rind und Mensch ähnlich verteilt und organisiert.

Rinderzellen könnten deshalb als ergänzendes Testsystem helfen, Wirkungen und Nebenwirkungen von potentiellen Wirkstoffen zuverlässiger auf den Menschen zu übertragen. „Wir haben einen konkreten mechanistischen Maßstab identifiziert, der bei der Auswahl geeigneter präklinischer Modelle berücksichtigt werden kann“, erklärt Professor Edlich. „Dadurch könnten Fehlbewertungen bereits in frühen Phasen der Wirkstoffentwicklung vermieden werden.“ Er unterstreicht, dass die nachgewiesene Ähnlichkeit zwischen Rind und Mensch sich ausschließlich auf die Regulation von BAX und BAK bei der mitochondrialen Apoptose beziehen.

Im nächsten Schritt wollen die Forschenden prüfen, wie stabil diese Übereinstimmung zwischen Rind und Mensch in weiteren Zelltypen und bei weiteren Wirkstoffen ist. Daraus könnten standardisierte Rinderzellmodelle entstehen, die präklinische Tierversuche gezielter ergänzen und in geeigneten Bereichen teilweise ersetzen. Entscheidend sei, ihren Anwendungsbereich und ihre Grenzen genau zu bestimmen, so Edlich.

Universität Leipzig

Originalpublikation:

Werry, F., Schöniger, A., Honak, A. et al. A bovine in vitro platform improves species comparability of mitochondrial apoptosis drug-response readouts. Arch Toxicol (2026). doi.org/10.1007/s00204-026-04506-9

Blut soll fließen: Wie Schub- und Zugkräfte unsere Blutgefäße bilden

Tue, 28 Jul 2026 10:46:00 +0200

Damit Blut den Körper versorgen kann, müssen sich Milliarden von Zellen zu einem weit verzweigten Gefäßnerv organisieren. Entscheidend für die Bildung neuer Blutgefäße ist dabei die Entstehung durchgehender Hohlräume (Lumina), durch die später das Blut fließen kann. Wie die Blutgefäßzellen dabei ihre Form verändern und sich präzise anordnen, war bisher nur teilweise verstanden.

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Markus Affolter und Dr. Heinz-Georg Belting am Biozentrum hat diesen Prozess nun mithilfe hochauflösender Mikroskopie im lebenden Zebrafisch untersucht und die Ergebnisse im Fachjournal elife veröffentlicht. Die Forschenden konnten erstmals den zellulären und molekularen Mechanismus aufklären, mit dem sich benachbarte Lumina verbinden und zu einem durchgängigen Blutgefäß verbinden.

Zellkontakte als Motor der Gefäßbildung

Während der Gefäßbildung bleiben die Zellen der Blutgefäße ständig über Zell-Zell-Kontakte miteinander verbunden. Diese Verbindungen müssen einerseits stabil genug sein, um die Gefäßwand zusammenzuhalten, andererseits aber genügend Beweglichkeit erlauben, damit sich die Zellen neu anordnen können.

Bereits frühere Arbeiten des Teams hatten gezeigt, dass für den Zell-Zell-Kontakt spezielle Membranausstülpungen, sogenannte Junction-Based Lamellipodia (JBL), an der Spitze der Zellen verantwortlich sind. Sie arbeiten wie kleine Motoren, mit deren Hilfe die Zellen sich übereinander schieben können. Nun konnten die Forschenden zudem erstmals zeigen, welche mechanischen Kräfte wirken, damit die Zellen sich hierfür zunächst ausdehnen und zueinander finden.

Schieben, verankern, ziehen

Zunächst bilden sich an der Spitze der Zellen der JBL-Zellfortsatz, der die Zelle mit einer Schubkraft nach vorne hin verlängert. Ganz vorne an der Spitze wirkt dieser wie ein molekularer Anker, der sich an die Nachbarzelle einhakt, die Zellen also miteinander verbindet und dem entstehenden Blutgefäß so Stabilität verleiht.

Anschließend wirken Zugkräfte, die die hintere Zelle nach vorne ziehen und sie so schrittweise verlängern. «Durch diesen wiederholten Wechsel aus Schub- und Zugkräften bewegen sich die Zellen ähnlich wie eine Spanner-Raupe vorwärts und verlängern so das Blutgefäß insgesamt», erklärt Erstautor Dr. Ludovico Maggi. So entstehen aus zunächst getrennten Gefäßabschnitten kontinuierliche Blutgefäße mit einem durchgängigen Lumen.

«Wir konnten nachweisen, dass das das Molekül VE-Cadherin dabei gleich zwei Funktionen übernimmt: Es wirkt nicht nur als "Zement" zwischen den Zellen und sorgt für die Stabilität der Gefäßwand, sondern übernimmt gleichzeitig eine aktive Rolle bei der Zellbewegung», sagt Letztautor Heinz-Georg Belting. «Überraschend war auch, wie plastisch und flexibel die Zellen in diesem Prozess sind. Sie sind stabil und flexibel zugleich.»

Bedeutung weit über Blutgefäße hinaus

Die Arbeit zeigt erstmals im Detail, wie Zellen der Blutgefäße ihre Zellkontakte koordinieren und dass die dabei wirkenden Zug- und Schubkräfte unverzichtbar sind, damit sich durchgängige Blutgefäße bilden. Da sich nahezu alle Organe immer im Zusammenspiel mit dem Blutgefäßsystem entwickeln, trägt ein besseres Verständnis der Gefäßbildung auch dazu bei, die Organentwicklung besser zu verstehen.

«Blutgefäße sind weit mehr als reine Versorgungsleitungen. Sie begleiten die Entwicklung nahezu aller Organe. Wer versteht, wie Blutgefäße entstehen, versteht damit auch einen grundlegenden Teil der Organbildung», sagt Belting. Langfristig könnten die Erkenntnisse der Studie dazu beitragen, Organoide und künstlich gezüchtete Gewebe, die in der Forschung und Medizin ihre Anwendung finden, mit funktionierenden Blutgefäßen auszustatten – eine zentrale Voraussetzung für ihre naturgetreue Entwicklung.

Universität Basel

Originalpuplikation:

Ludovico Maggi, Jianmin Yin, Cora Wiesner, Ilkka Paatero, Julian Malchow, Christian Helker, Markus Affolter & Heinz-Georg Belting: Junctional and Actomyosin Dynamics Drive Endothelial Cell Rearrangements during Vascular Tube Formation. Elife, doi: https://doi.org/10.7554/eLife.109264.2

Soziale Vererbung von Privilegien könnte erklären, warum bei einigen Tierarten Weibchen kompetitiver sind als Männchen

Mon, 27 Jul 2026 12:04:17 +0200

Die Studie wurde vom Ngorongoro-Hyänenprojekt des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und des Institut des Sciences de l‘Évolution de Montpellier (ISEM) durchgeführt und ist in der Fachzeitschrift „Science Advances“ erschienen. Sie könnte erklären, warum Weibchen bei manchen Tierarten das kompetitivere Geschlecht sind.

In der Tierwelt bekommen nicht alle Individuen gleich viel Nachwuchs. Diese Ungleichheit ist bei Säugetieren bei Männchen oft größer als bei Weibchen. Unter sich sexuell fortpflanzenden Arten produzieren Männchen zahlreiche, kleine und bewegliche Gameten (Spermien), während Weibchen eine geringe Zahl großer und nährstoffreicher Gameten (Eizellen) bilden. Bei Säugetieren tragen zudem die Weibchen die physiologischen Kosten der Trächtigkeit und Säugezeit. Da Weibchen bei jedem Fortpflanzungsvorgang weitaus mehr investieren als Männchen, sind sie bei der Partnerwahl wählerischer. Männchen profitieren stärker davon, sich mit möglichst vielen Weibchen zu paaren, und konkurrieren daher intensiv um den Zugang zu Partnerinnen. Dies führt zu Konflikten zwischen den Geschlechtern und lässt Geschlechterrollen entstehen: Männchen wollen möglichst viele Weibchen so oft wie möglich befruchten und kämpfen untereinander um den Zugang zu den Weibchen, während Weibchen wählerisch sind und viel in die Aufzucht ihrer Nachkommen investieren. Dieser als „Darwin-Bateman-Prinzip“ bezeichnete Mechanismus wurde für sehr viele Säugetierarten bestätigt.

Generationen-Effekt: Weibliche Hyänen zeigen deutlich höhere Ungleichheit im Fortpflanzungserfolg als männliche Hyänen

Forschende des Ngorongoro-Hyänenprojekts des Leibniz-IZW und des ISEM analysierten die Stammbäume der acht Tüpfelhyänen-Clans im Ngorongoro-Krater – insgesamt über 2.700 individuell bekannte Hyänen aus acht Generationen und 29 Jahren – und prüften, ob sich dieses Muster der größeren Ungleichheit im Fortpflanzungserfolg bei den Männchen bestätigen lässt. Sie berechneten den sogenannten „reproductive skew“ für Männchen und Weibchen separat und bezogen zunächst die direkten Nachkommen ein. Dabei zeigte sich, dass die Varianz bei Männchen wie bei den meisten Säugetieren größer war als bei Weibchen. „Dies bestätigt zunächst das Darwin-Bateman-Prinzip, dass eine größere Ungleichheit im Fortpflanzungserfolg auf der männlichen als auf der weiblichen Seite vorhersagt und erklärt“, sagt die Erstautorin der Studie, Marta Mosna vom Leibniz-IZW.

„Dank unserer langjährigen Stammbaumdaten von Hyänen im Krater konnten wir Familienlinien über Generationen hinweg nachverfolgen. Erst als wir unseren Blick über die Nachkommen hinaus auf die Enkel- und Urenkelgenerationen richteten, ergab sich das vollständige Bild“, sagt Dr. Eve Davidian, Co-Leiterin des Ngorongoro-Hyänenprojekts und Wissenschaftlerin am ISEM. „Je mehr Generationen einbezogen wurden, desto größer wurde die Ungleichheit auf weiblicher Seite. Privilegierte Abstammungslinien blieben nicht nur erfolgreich – sie wurden sogar immer zahlreicher.“ Hochrangige Weibchen bringen mehr direkte Nachkommen zur Welt als niederrangige Weibchen. Diese Kluft vergrößert sich dramatisch, wenn man die Nachkommen über mehrere Generationen hinweg berücksichtigt. In einer Generation stammen circa 10 Prozent der Nachkommen in einem Clan direkt von Alphaweibchen ab, in der nachfolgenden Generation jedoch schon 20 Prozent von einer Alpha-Großmutter. Nach sechs Generationen lassen sich quasi alle Individuen auf eine Alpha-Linie zurückverfolgen und die Ungleichheit im langfristigen Reproduktionserfolg unter den Weibchen ist extrem hoch.

In der väterlichen Linie ist dieses Muster weitaus weniger ausgeprägt: Folglich verschiebt sich die Ungleichheit beim Fortpflanzungserfolg über die Generationen hinweg rasch auf die Seite der Weibchen. Tüpfelhyänen scheinen daher nur dann dem typischen Muster der Säugetiere zu folgen, wenn ausschließlich die direkten Nachkommen berücksichtigt werden; sobald Enkel und Urenkel einbezogen werden, weisen die Weibchen eine größere Ungleichheit auf als die Männchen.

Bei Tüpfelhyänen beeinflusst der soziale Status den Fortpflanzungserfolg

Die Forschenden des Ngorongoro-Hyänenprojekts führen diese Umkehr auf das Sozialverhalten der Tüpfelhyänen, genauer gesagt auf die sozial vererbten Privilegien in der Linie der Alpha-Weibchen. „Bei Tüpfelhyänen sind die Clans in einer strengen Dominanzhierarchie organisiert, an deren Spitze ein Alpha-Weibchen steht. Die Nachkommen erben ihren sozialen Rang von ihrer Mutter“, sagt Philemon Naman, Feldassistent des Ngorongoro-Hyänenprojekts in Tansania. „Ein hoher Rang verschafft beiden Geschlechtern Vorteile in der frühen Lebensphase, wie beispielsweise vorrangigen Zugang zu Nahrung, schnelleres Wachstum und eine höhere Überlebensrate.“ Da Weibchen meist ihren mütterlichen Rang beibehalten, profitieren hochrangige Weibchen langfristig von diesen Vorteilen: Sie beginnen früher mit der Fortpflanzung, haben kürzere Geburtenabstände und insgesamt eine höhere Lebenserwartung im Vergleich zu Weibchen mit niedrigerem Rang.

An dieser Stelle beginnen die wesentlichen Unterschiede zwischen beiden Geschlechtern. „Männchen verlassen fast immer den Clan, um sich einem anderen anzuschließen, sobald sie fortpflanzungsfähig sind, und verlieren dabei ihren mütterlichen Rang“, sagt Dr. Oliver Höner, Co-Direktor des Ngorongoro-Hyänen-Projekts und Wissenschaftler am Leibniz-IZW. „Infolgedessen können männliche Tüpfelhyänen – im Gegensatz zu hochrangigen Weibchen – einen privilegierten familiären Hintergrund nicht in dauerhaften Fortpflanzungserfolg und Abstammungslinien umsetzen, die über Generationen hinweg Nachkommen hervorbringen.“

Diese Umkehrung wird jedoch nur deutlich, wenn bei der Datenanalyse ein geeigneter, langfristiger Zeitrahmen zugrunde gelegt wird. „Wenn man nur die direkten Nachkommen misst, könnte man zu dem Schluss kommen, dass unter den Weibchen kaum Ungleichheit und daher kaum Konkurrenz herrscht“, erklärt Mosna. „Misst man jedoch über Generationen hinweg, sieht man das Gegenteil: Bei den Weibchen zeigt sich eine größere Ungleichheit in der Fortpflanzung und das könnte erklären, weshalb sie das kompetitivere Geschlecht bei den Hyänen sind!“

Große Konkurrenz und Ungleichheit bei der Reproduktion auf der Seite der Weibchen wurden auch bei anderen Arten beobachtet – beispielsweise bei Seepferdchen, bei denen die Männchen die Elternpflege übernehmen, oder bei Erdmännchen, bei denen die Fortpflanzung von einem dominanten Weibchen monopolisiert wird. „Diese Studie identifiziert einen dritten Weg zum gleichen Ergebnis: die Vererbung sozialer Privilegien über die weibliche Linie“, fasst Ko-Autor Dr. Alexandre Courtiol vom Leibniz-IZW zusammen. Diese Form der mütterlichen Vererbung von Privilegien kommt auch bei anderen Arten vor. Ob sie zu ähnlichen Umkehrungen der Fortpflanzungsungleichheit führt, ist eine Frage für zukünftige Forschungen.

Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung

Originalpublikation:

Mosna M, Courtiol A, Naman P, Höner OP, Davidian E (2026): The legacy of privilege: Social inheritance reverses sex differences in reproductive inequality in the spotted hyena. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aee7880

Pflanzenvielfalt nützt dem Naturschutz und der Landwirtschaft

Mon, 27 Jul 2026 11:26:34 +0200

Im Zentrum der Untersuchung stand die Frage, wie Pflanzenvielfalt die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, pflanzenfressenden Insekten sowie deren natürlichen Feinden beeinflusst. Während frühere Studien einzelne Ökosysteme oder Regionen betrachteten, verbindet die neue Analyse erstmals Daten aus Agrarlandschaften, Grünland und Wäldern weltweit und zeigt, dass sich die zugrunde liegenden ökologischen Mechanismen grundlegend unterscheiden.

„Wir konnten erstmals weltweit zeigen, dass Pflanzenvielfalt nicht überall nach denselben Regeln wirkt“, sagt Prof. Dr. Christoph Scherber, Leiter des Zentrums für Biodiversitätsmonitoringam LIB und Seniorautor der Studie. „In landwirtschaftlichen Systemen stärkt sie vor allem die natürlichen Gegenspieler von Schädlingen. In artenreichen Wiesen und Wäldern führt sie dagegen zunächst zu mehr Pflanzenfressern und erst in der Folge auch zu mehr Räubern. Dieses Wissen hilft uns zu verstehen, wie Biodiversität Ökosysteme stabilisiert – und wie wir sie gezielt für nachhaltige Landwirtschaft nutzen können.“

*Artenreiche Felder fördern die natürliche Schädlingskontrolle*

Besonders deutlich zeigen sich die Vorteile einer höheren Pflanzenvielfalt in Agrarlandschaften. Dort profitieren räuberische Insekten und Parasitoide stärker von einer größeren Pflanzenvielfalt als pflanzenfressende Schadinsekten. Dadurch verschiebt sich das Gleichgewicht zugunsten der natürlichen Feinde – ein Muster, das als Top-down-Kontrolle bezeichnet wird. Die Analyse zeigt: Je vielfältiger die Pflanzen, desto mehr Nützlinge. Im Ökolandbau steigt ihr Verhältnis zu Pflanzenfressern um fast das Zehnfache, im konventionellen Ackerbau um etwa das Anderthalbfache. Gleichzeitig gingen die Leistungen pflanzenfressender Insekten deutlich zurück. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass vielfältigere Anbausysteme natürliche Schädlingsregulation fördern und so einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft leisten können.

„Unsere Ergebnisse zeigen eindrucksvoll, dass Biodiversität nicht nur dem Naturschutz dient, sondern auch konkrete Vorteile für die landwirtschaftliche Produktion bieten kann“, sagt Scherber. „Mischkulturen und vielfältige Agrarsysteme schaffen bessere Lebensbedingungen für Nützlinge und können dazu beitragen, Schädlingsbefall auf natürliche Weise zu begrenzen. Damit erzielen artenreiche Äcker mehr Ertrag als Monokulturen.“

*Wiesen und Wälder folgen anderen Regeln*

In Grünland- und Waldökosystemen beobachteten die Forschenden dagegen ein anderes Muster. Dort führte eine größere Pflanzenvielfalt zunächst zu höherer Pflanzenproduktion und einem größeren Nahrungsangebot für Pflanzenfresser. Erst diese steigenden Bestände ermöglichten anschließend auch höhere Populationen ihrer natürlichen Feinde. Biologinnen und Biologen sprechen hierbei von Bottom-up-Prozessen. Die Studie zeigt damit erstmals weltweit, dass die Richtung trophischer Wechselwirkungen – also von Nahrungsbeziehungen – maßgeblich vom jeweiligen Ökosystem abhängt. Während in Agrarlandschaften vor allem natürliche Schädlingskontrolle im Vordergrund steht, fördert Pflanzenvielfalt in Wiesen und Wäldern die gesamte Vielfalt der Nahrungskette und trägt so dazu bei, diese Ökosysteme zu stabilisieren.

*Bestätigung einer wegweisenden LIB-Studie*

Für das LIB besitzt die Veröffentlichung eine besondere wissenschaftliche Bedeutung. Sie knüpft unmittelbar an eine 2010 in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichte Arbeit von Christoph Scherber und Kolleginnen und Kollegen an. Damals konnte erstmals experimentell gezeigt werden, dass Pflanzenvielfalt Auswirkungen auf ganze Nahrungsketten hat. Die neue globale Datensynthese bestätigt diese Zusammenhänge nun anhand von Feldstudien aus unterschiedlichsten Regionen der Erde und erweitert sie um einen entscheidenden Befund: Je nach Ökosystem dominieren unterschiedliche ökologische Mechanismen.

Die Untersuchung entstand in Zusammenarbeit von mehr als 140 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus fast 40 verschiedenen Ländern. Für die Datensammlung wurden zwischen 2020 und 2025 rund 3.800 Forschende kontaktiert. Schließlich konnten Daten aus 149 geeigneten Feldstudien zusammengeführt werden. In die Analyse flossen auch Daten aus dem europäischen Forschungsprojekt DIVERSify ein, an dem das LIB – unter anderem mit den damaligen Mitarbeiterinnen Silvia Pappagallo und Jana Brandmeier – maßgeblich beteiligt war.

*Biodiversität als Schlüssel für nachhaltige Landnutzung*

Die Ergebnisse unterstreichen, dass Biodiversität weit mehr ist als allein ein Ziel des Naturschutzes. Sie beeinflusst zentrale Ökosystemleistungen wie natürliche Schädlingskontrolle, Produktivität und Stabilität biologischer Gemeinschaften. Insbesondere in Zeiten zunehmender Klimaextreme und steigender Anforderungen an eine nachhaltige Lebensmittelproduktion liefern die neuen Erkenntnisse wichtige wissenschaftliche Grundlagen für die Gestaltung widerstandsfähiger Agrarsysteme. Aus der Forschung lässt sich die Empfehlung ableiten, Mischkulturen statt Monokulturen anzubauen.

Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels

Originalpublikation:

Nian-Feng Wan et al.: Plant diversity modifies multi-trophic interactions in croplands, grasslands and forests.Sci. Adv.12,eaeb8680(2026).DOI:10.1126/sciadv.aeb8680