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Käferschnecke der Herzen: Online-Publikum gibt neuer Tiefsee-Art einen Namen

Fri, 06 Feb 2026 12:00:21 +0100

Eine eisenhaltige Raspelzunge, ein winziger Schwanz und acht Schalenplatten zum Schutz des weichen Körpers, an dessen hinterem Ende Würmer leben, die sich von den Exkrementen der Molluske ernähren: So hat der US-amerikanische Wissenschafts-YouTuber „Ze Frank“ in einem Video auf seinem Kanal „True Facts“ die neu entdeckte Käferschnecke aus der Gattung Ferreiraella vorgestellt. Eine Woche lang konnte das Internet-Publikum Ende Januar in den Kommentaren zum Video einen wissenschaftlichen Namen für die neue Art vorschlagen, die in beeindruckenden 5.500 Metern Meerestiefe auf herabgesunkenem Holz lebt.
Im Rahmen der Social-Media-Aktion in Kooperation mit der Senckenberg Ocean Species Alliance (SOSA) und dem Verlag Pensoft Publishers kamen so über 8.000 kreative Namensvorschläge zusammen. Das Forschungsteam, das die im Jahr 2024 im nordwestpazifischen Izu–Ogasawara-Graben gefundene Käferschnecke erstmals beschrieben hat, wählte dann den finalen Namen aus. Ihre Studie mit der taxonomischen Beschreibung von Ferreiraella populi ist heute im wissenschaftlichen Fachjournal „Biodiversity Data Journal“ erschienen.

„Wir haben der Käferschnecke den wissenschaftlichen Namen Ferreiraella populi gegeben, um das Gemeinschaftserlebnis der öffentlichen Namenssuche zu feiern“, erklärt Prof. Dr. Julia Sigwart, Co-Leiterin der Ocean Species Alliance am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt. „Das YouTube-Video wurde in wenigen Tagen über 370.000-mal aufgerufen und erhielt rund 10.000 Kommentare. Wir waren überwältigt von der Resonanz und der riesigen Zahl kreativer Namensvorschläge. In der engeren Auswahl war zum Beispiel auch Ferreiraella ohmu, in Anlehnung an ein käferschneckenähnliches Wesen aus einem Film des japanischen Zeichentrickstudios ‚Ghibli‘ und damit gleichzeitig eine Referenz an den Fundort Japan.“

Die via Social Media beförderte Benennung der Käferschnecke entspricht gleichzeitig etablierten wissenschaftlichen Standards: Jede in der Natur neu gefundene Art erhält im Rahmen der taxonomischen Erstbeschreibung einen wissenschaftlichen Namen. Dieser folgt dem binären Nomenklaturprinzip von Carl von Linné und besteht aus zwei Teilen: dem Gattungsnamen (erster Teil, großgeschrieben, kursiv) und dem Art-Epitheton (zweiter Teil, kleingeschrieben, kursiv). Den Namen vergibt der oder die Erstbeschreiber*in in einer wissenschaftlichen Publikation unter Einhaltung internationaler Codes wie ICZN (Zoologie) oder ICN (Botanik). Der Name muss neuartig, eindeutig und latinisiert sein. Epitheta werden oft aus Merkmalen wie Farbe oder Größe abgeleitet, aber auch von Fundorten, der Mythologie oder von Personennamen – etwa, um eine bestimmte Person zu ehren.

Die neue Tiefsee-Käferschnecke Ferreiraella populi gehört zu einer seltenen und spezialisierten Gruppe von Weichtieren, die ausschließlich auf versunkenem Holz in der Tiefsee leben. „Die neue Art stellt eine Ergänzung zu einer bislang nur wenig erforschten Linie von Käferschnecken dar und liefert weitere Hinweise darauf, dass Holzfall-Ökosysteme in der Tiefsee hochspezialisierte und noch weitgehend unentdeckte Lebensgemeinschaften beherbergen“, erläutert Julia Sigwart.
Käferschnecken wirken optisch wie eine Mischung aus einer Schnecke und einem Käfer. Statt einer spiral- oder kegelförmigen Schale, wie sie Schnecken oder Napfschnecken besitzen, tragen sie acht separate Schalenplatten, sogenannte Valven. So können sie sich bei Gefahr zu einer schützenden Kugel zusammenrollen und flexibel an unregelmäßige Oberflächen anpassen. Käferschnecken kommen sowohl in warmen Küstengewässern und Korallenriffen als auch in der Tiefsee vor, wo sie in bis zu 7.000 Metern Tiefe unter extremen Bedingungen und in absoluter Dunkelheit leben.

„Ferreiraella populi steht beispielhaft für die überwältigende Artenvielfalt der Ozeane, die zum größten Teil noch unerforscht ist. Viele Arten sterben aus, bevor wir sie überhaupt kennen. Das betrifft besonders marine Wirbellose“, so Sigwart. „Es kann häufig zehn, wenn nicht 20 Jahre dauern, bis eine neue Art untersucht, wissenschaftlich beschrieben, benannt und publiziert ist. Mit der Senckenberg Ocean Species Alliance haben wir es uns deshalb zur Aufgabe gemacht, diese Abläufe zu vereinfachen und gleichzeitig die Öffentlichkeit für diese faszinierenden Tiere zu begeistern. Gemeinsam via Social Media einen Namen für die Käferschnecke zu finden, ist dafür eine wunderbare Gelegenheit! Ferreiraella populi ist nun zwei Jahre, nachdem sie gefunden wurde, beschrieben und hat einen wissenschaftlichen Namen. Für den Schutz der marinen Vielfalt ist das sehr wichtig, besonders angesichts der wachsenden Bedrohungen, denen sie ausgesetzt ist, wie etwa dem Tiefseebergbau.“

Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Originalpublikation:

SOSA, Chen C, Frank H, Kraniotis L, Nakadera Y, Schwabe E, Sigwart JD, Trautwein B, Vončina K (2026) Ocean Species Discoveries 28–30 — new species of chitons (Mollusca, Polyplacophora) and a public naming competition. Biodiversity Data Journal 14: e180491. https://doi.org/10.3897/BDJ.14.e180491

Je größer, desto wählerischer?

Fri, 06 Feb 2026 11:45:52 +0100

Jede Säugetierart ernährt sich anders: Der Maulwurf bevorzugt dicke Larven, der Löwe jagt Gnu und Antilope und das Nashorn begnügt sich mit kurzen Gräsern. Ein interdisziplinäres und internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Evolutionsbiologin Xiang-Yi Li Richter von der Universität Konstanz hat nun untersucht, ob es einen Zusammenhang zwischen der durchschnittlichen Körpergröße einer Spezies und deren Ernährungsweise gibt – wobei Größe nicht als gemessene Höhe, sondern als Gesamtmasse zu verstehen ist. Das Ergebnis zeigt, dass vor allem Säugetiere am oberen Ende der Größenskala, wie beispielsweise Nashörner, und solche am unteren Ende zu einer Spezialisierung auf nur eine Nahrungsquelle neigen.

Für die Studie hat das Team anhand eines globalen Datensatzes insgesamt 3.487 an Land lebende Säugetierarten hinsichtlich ihrer durchschnittlichen Körpermasse und der Zusammensetzung ihrer Nahrung untersucht und kategorisiert. Die einzelnen Arten klassifizierten sie anschließend hinsichtlich der Anzahl der Ernährungsarten von eins bis sechs, wobei eine Spezies mit nur einer Ernährungsart zu den Spezialisten gezählt wurde. In der Analyse der Daten zeigte sich, dass insgesamt etwa ein Drittel aller untersuchten Säugetierarten Spezialisten sind. Im Zusammenhang mit der jeweiligen Größe einer Tierart ergab sich zudem, dass diese Spezialisten überdurchschnittlich häufig an den unteren und oberen Enden der Größenskala zu finden waren.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Körpermasse im mittleren Bereich nicht von einer spezialisierten Ernährung begünstigt wird. Vielmehr scheinen Spezialisten evolutionär zu Extremen getrieben zu werden – entweder zu sehr kleinen Körpern, die Risiken und Ressourcenbedarf reduzieren, oder zu sehr großen Körpern, die eine Nahrungssuche über große Entfernungen und eine bessere Verteidigung gegen Raubtiere ermöglichen“, sagt Hauptautorin der Studie Shan Huang von der Universität Birmingham. Mittelgroße Tiere, die sich auf eine einzige Nahrungsquelle verlassen, haben es demnach im evolutionären Wettkampf schwer, gegen die Generalisten zu bestehen.

„Aus evolutionärer Sicht ist dieser Zusammenhang logisch. Großen und damit auch schweren Tieren fällt es leichter, weitläufige Areale zu erschließen. Sie können es sich quasi leisten, auf die Suche nach der bevorzugten Futterquelle zu gehen, und müssen nicht mit dem Vorlieb nehmen, was eben gerade in Reichweite verfügbar ist. Im Laufe von Jahrhunderten entwickelt sich daraus dann eine Spezialisierung“, schlussfolgert Li Richter.

Für ihre Studie haben die Forschenden Datenanalysen mit mathematischen Modellierungen kombiniert – ein innovativer Ansatz, für die eine interdisziplinäre Zusammenarbeit unabdingbar war. „Auf diese Weise wollten wir das, was tagtäglich in Populationen auf ökologischer Ebene geschieht, mit den großen Evolutionsmustern in Verbindung bringen, die wir über Millionen von Jahren beobachten“, sagt Li Richter.

Universität Konstanz

Originalpublikation:

Huang, S., Morozov, A., Eyres, A. et al. Diverging selection on body size in specialist terrestrial mammals. Nat Ecol Evol (2026). doi.org/10.1038/s41559-025-02959-2

Zwei Komplizen im Visier: Wenn das Zusammenspiel zwischen Pilz und Bakterium zur gefährlichen Allianz wird

Fri, 06 Feb 2026 11:38:34 +0100

Der Hefepilz Candida albicans und das Bakterium Enterococcus faecalis sind meist harmlose Bewohner unserer Schleimhäute. Wenn das Immunsystem geschwächt ist oder das Gleichgewicht der Mikroben gestört wird – etwa nach einer Antibiotikatherapie – können sie jedoch Infektionen auslösen. Wie schwer eine Infektion verläuft, hängt dabei auch davon ab, wie die beiden Mikroben miteinander interagieren. „Meist wird untersucht, wie Bakterien und Pilze sich gegenseitig hemmen“, sagt Ilse Jacobsen, Leiterin der Abteilung Mikrobielle Immunologie am Leibniz-HKI. „Wir wollten wissen, warum sie unter bestimmten Bedingungen zusammenarbeiten und dadurch deutlich mehr Schaden anrichten können und welche Faktoren das beeinflussen.“

Cytolysin als Schlüsselfaktor

Um diese Zusammenarbeit besser zu verstehen, testete das Team zahlreiche E. faecalis-Stämme in Zellkulturmodellen. Dabei stellten sie fest, dass nur einige von ihnen die Zellschädigung bei gleichzeitiger Infektion mit Candida albicans deutlich verstärkten. Diese Stämme einte eine auffällige Eigenschaft: Sie produzierten Cytolysin, einen Giftstoff, der Zellmembranen durchlöchert und die Zellen so abtötet. Fehlte das entsprechende Gen im Bakterium, blieb der zusätzliche Schaden aus. Wurde es hinzugefügt, trat der Effekt wieder auf. Die Erkenntnisse aus den Zellkulturen bestätigten sich auch im Mausmodell. Cytolysin-bildende Bakterienstämme verstärkten die Schleimhautschädigung durch Candida albicans, während Varianten ohne das Gift sogar einen abschwächenden Effekt hatten. „Nicht alle Enterokokken sind gleich“, betont Jacobsen. „Hier haben sich die Cytolysin-bildenden Varianten als die gefährlichen herausgestellt. Das erklärt, warum es mitunter zu schwereren klinischen Verläufen kommt, obwohl scheinbar die gleichen Mikroorganismen beteiligt sind.“

Wie die Zusammenarbeit funktioniert

Neben der zentralen Rolle des Cytolysins konnte das Forschungsteam zwei Hauptmechanismen identifizieren, die die gefährliche Allianz der beiden Mikroben erklären:

1. Direkter Kontakt: Die Bakterien heften sich an die Pilzzellen an und gelangen dadurch in engen Kontakt mit den Wirtszellen. So kann das bakterielle Gift Cytolysin genau dort wirken, wo es den größten Schaden anrichtet.
2. Nährstoffverarmung: Candida albicans verbraucht Zucker (Glukose) besonders schnell. Der daraus resultierende Energiemangel schwächt die Wirtszellen und macht sie anfälliger für das bakterielle Gift.

So schaffen Pilz und Bakterium gemeinsam eine Umgebung, in der sie ihre zerstörerische Wirkung voll entfalten und massive Zellschädigungen verursachen können – ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie komplexe mikrobiologische Wechselwirkungen den Verlauf einer Infektion prägen.

„Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass die Gefährlichkeit einer Infektion nicht nur von einer einzelnen Art abhängt, sondern davon, welche Mikroben zusammentreffen, und welche Werkzeuge sie dabei einsetzen“, sagt Jacobsen. „Das hilft uns, besser zu verstehen, warum manche Infektionen so schwer verlaufen und könnte langfristig dabei helfen, gezieltere Therapien gegen kombinierte Infektionen zu entwickeln.“

Leibniz-HKI

Originalpublikation:

Kapitan M, Niemiec MJ, Millet N, Brandt P, Chowdhury MEK, Czapka A, Abdissa K, Hoffmann F, Lange A, Veleba M, Nietzsche S, Mosig AS, Löffler B, Marquet M, Makarewicz O, Kline KA, Vylkova S, Swidergall M, Jacobsen ID (2025) Synergistic interactions between Candida albicans and Enterococcus faecalis promote toxin-dependent host cell damage. Proc Natl Acad Sci U S A 122(46), e2505310122. https://doi.org/10.1073/pnas.2505310122

Zunehmende ausgebrachte Toxizität von Pestiziden gefährdet UN-Ziel eines weltweiten Biodiversitätsschutzes bis 2030

Fri, 06 Feb 2026 11:13:29 +0100

Für die Studie haben die Wissenschaftler Daten über die weltweite Anwendung von Pestiziden ausgewertet und die eingesetzten Mengen jedes Wirkstoffs in Bezug zu dessen Giftigkeit gesetzt. Mit der Berechnung dieser so genannten ausgebrachten Toxizität, welche die Giftigkeit der in der Landwirtschaft eines Landes pro Jahr angewendeten Pestizide umfasst, hat ein Team um die Umweltwissenschaftler Ralf Schulz und Jakob Wolfram ein Verfahren entwickelt, mit dem nun die möglichen globalen Folgen abgeschätzt werden können, die landwirtschaftliche Pestizide auf die Biodiversität haben. „Dadurch erhalten wir einen ganz neuen Blick auf die möglichen Risiken für Umwelt und Biodiversität, die von der Ausbringung von Pestiziden ausgehen“, unterstreicht Ralf Schulz.

Schlüsselrolle: Weltweite Vergleichbarkeit der Daten

Herausfordernd für die weltweite Analyse ist die einheitliche Qualität der Daten. Um die Risiken auf globaler Ebene abschätzen und miteinander vergleichen zu können, werden Daten benötigt, die möglichst in allen Ländern vorhanden sind. Für die Studie wurden kommerzielle Anwendungsdaten verwendet, die diese Anforderungen erfüllten. Verfügbar waren sie für die Jahre 2013 bis 2019, was genau im Referenzzeitraum (2010 bis 2020) liegt, auf dem der UN-Beschluss basiert. „Für eine fortlaufende und lückenlose Betrachtung wäre es wichtig, dass alle Länder jährlich aktualisiert die Anwendungsdaten von Pestiziden pro Wirkstoff bereitstellen. Denn so ließe sich unmittelbar berechnen, ob sich die Länder auf dem Weg zur Zielerreichung gemäß UN-Biodiversitätskonferenz befinden“, so Jakob Wolfram.

Ausgebrachte Toxizität von Pestiziden stark zugenommen

Für die Berechnung der weltweit ausgebrachten Toxizität hat die Studie nun erstmals einen 625 Pestizide umfassenden Datensatz vorgelegt, für den Daten aus sieben verschiedenen regulatorischen Systemen verrechnet wurden und der die Giftigkeit für acht in der Zulassung von Pestiziden verwendeten Organismengruppen umfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die ausgebrachte Toxizität über den betrachteten Zeitraum stark erhöht hat. „Das liegt teilweise an einer erhöhten Menge ausgebrachter Pestizide, da einerseits die Fläche an Ackerland zunimmt oder vorhandene Flächen intensiver bewirtschaftet werden, aber auch an einer steigenden Toxizität der ausgebrachten Mittel, insbesondere bei den Insektiziden“, so Ralf Schulz. Besonders stark waren die Anstiege für Landinsekten, Bodenorganismen und Fische. Aber auch für wirbellose Gewässerorganismen, bestäubende Insekten und Landpflanzen zeigten sich Erhöhungen. Nur bei Gewässerpflanzen und Landwirbeltieren wurden Abnahmen beobachtet. Alle Gruppen von Pestiziden (Herbizide, Insektizide, Fungizide) trugen zur steigenden Toxizität bei, wobei für die unterschiedlichen Tier- und Pflanzengruppen jeweils etwa 20 Pestizidwirkstoffe von entscheidender Bedeutung waren. Diese sehr giftigen Wirkstoffe sollten als eine Maßnahme zum besseren Biodiversitätsschutz durch weniger giftige Wirkstoffe ersetzt werden, auch wenn dies im Einzelfall nicht immer einfach möglich sein wird, so das Forschungsteam.

Im globalen Vergleich trugen im Analysezeitraum die Länder Brasilien, China, USA und Indien am meisten zur insgesamt ausgebrachten Toxizität von Pestiziden bei. In Nigeria erwies sich die ausgebrachte Toxizität als vergleichsweise gering. Diese könnte sich allerdings im Zuge der Intensivierung der Landwirtschaft, die häufig mit dem Einsatz von Wirkstoffen mit höherer Toxizität einhergeht, weiter erhöhen – und das in ganz Afrika, so die Forschenden. Obst und Gemüse, Mais, Sojabohnen, Getreide und Reis trugen zu rund 80 Prozent der weltweit ausgebrachten Pestizidtoxizität bei. „Das Zusammenspiel von Anbauflächen und darauf befindlichen Kulturen ist entscheidend für die ausgebrachte Toxizität und damit eine weitere Stellschraube für die landwirtschaftliche Planung zur Erreichung des Biodiversitätsschutzziels“, unterstreicht Ökotoxikologe Wolfram. Der auf Basis des umfassenden Datensatzes errechnete Trend einer zunehmenden toxischen Belastung ist laut Forschungsteam vermutlich weitergegangen, da beispielsweise die Pestizidanwendungsdaten der Welternährungsorganisation FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) auch nach 2019 global einen weiteren Anstieg zeigen.

Umfassendes Umdenken erforderlich

Ohne umgehende Maßnahmen wird voraussichtlich nur Chile das von der UN gesteckte Ziel für 2030 erreichen. China, Japan und Venezuela wiesen im Beobachtungszeitraum einen abnehmenden Trend ausgebrachter Toxizität auf. Andere Länder, darunter auch Deutschland, müssen eine Trendumkehr erreichen und hinsichtlich der ausgebrachten Pestizidtoxizität auf ein Niveau von vor über 15 Jahren zurückkehren, um das UN-Ziel zu erreichen. Jakob Wolfram betont: „Dies kann vermutlich nur erreicht werden, wenn neben dem Umstieg auf weniger giftige Wirkstoffe auch deutlich mehr Fläche von konventioneller in ökologische Landwirtschaft umgewandelt wird, was zudem weitere positive Effekte für die Sicherstellung der globalen Biodiversität hätte.“

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau

Originalpublikation:

Wolfram, J., Bussen, D., Bub, S., Petschick, L.L., Herrmann, L.Z., Schulz, R. (2026) Increasing applied pesticide toxicity trends counteract the global reduction target to safeguard biodiversity. Science. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea8602

Populationsdynamik: Neues Modell integriert Tierbewegungen

Fri, 06 Feb 2026 11:07:12 +0100

Trotz jeweils unabhängiger Fortschritte in der Populations- und Bewegungsökologie über viele Jahrzehnte fehlte bislang eine theoretische Brücke zwischen diesen beiden Disziplinen. „In den 1950er Jahren begannen Ökologen die Bewegungsmuster von Tieren zu charakterisieren. Seitdem arbeitet man an diesen Brückenschlag“, sagt Dr. Ricardo Martinez-Garcia, Leiter der CASUS-Nachwuchsgruppe „Dynamics of Complex Living Systems“ und leitender Autor der Studie. Klassische Modelle der Populationsdynamik, die auf die Arbeiten von Pierre François Verhulst aus dem Jahr 1838 zurückgehen, beschreiben, wie Populationen wachsen, bis sie die durch endliche Ressourcen wie Nahrung und Raum gesetzten Grenzen erreichen. Sie ignorieren jedoch die Bedeutung der Bewegung von Tieren. „In vielen Fällen konnten beobachtete Populationsgrößen nicht mit den bestehenden theoretischen Modellen erklärt werden. Wir waren daher zuversichtlich, dass die Einbeziehung der Bewegungsmuster einzelner Tiere, die wir aus Tracking-Daten ableiten, diese Widersprüche lösen könnte“, fügt Martinez-Garcia hinzu.

Tiere nutzen ihre Lebensräume nicht gleichmäßig und verbringen den größten Teil ihres Lebens in Bereichen, die wesentlich kleiner sind als das Verbreitungsgebiet der Population. In den vergangenen Jahren haben technologische und methodische Fortschritte beispiellose Einblicke in die Bewegungsmuster von Organismen ermöglicht, einschließlich einer genaueren Quantifizierung ihrer Aktionsräume. Hierfür waren neue statistische Methoden von großer Bedeutung, die unter maßgeblicher Mitwirkung von Prof. Justin M. Calabrese entwickelt wurden. Calabrese ist Mitautor der neuen Studie und Leiter der Abteilung für Erdsystemwissenschaften am CASUS. „Eine wichtige Neuerung unserer Theorie ist, dass sie die Vorhersage der Populationsdynamik auf der Grundlage desselben Tierbewegungsmodells ermöglicht, das häufig zur Schätzung von Aktionsräumen aus Tracking-Daten verwendet wird. Das bedeutet, dass Abschätzung von Aktionsräumen und Populationsmodellierung nun auf derselben Grundlage erfolgen. Das verleiht unserer Theorie eine stärkere Anbindung an Daten und führt so zu fundierteren, realitätsnahen Empfehlungen für den Artenschutz“, sagt Calabrese.

Modell berücksichtigt Interaktionen zwischen mehr als zwei Tieren

Martinez-Garcia stellte bereits im Jahr 2020 als Studienleiter einen Zusammenhang zwischen der tatsächlichen Nutzung des eigenen Lebensraums durch einzelne Tiere (engl.: range-residency) und der Interaktionshäufigkeit zwischen zwei Tieren her. Er zeigte, dass die Begegnungsraten stark von den Vorhersagen klassischer Modelle abweichen können, die Bewegungen zu stark vereinfachen. Der nächste logische Schritt war der Wechsel von Paaren zu einer größeren Anzahl von Tieren. Dann könnte die Theorie auch demografische Prozesse berücksichtigen, die durch Konkurrenz, Kooperation, Fortpflanzung und andere Interaktionen zwischen Tieren angetrieben werden. Diese Änderung des Maßstabs erwies sich als herausfordernd: „Wenn wir eine ganze Tierpopulation haben, hat jedes Individuum sein eigenes Bewegungsverhalten, und die Anzahl möglicher Interaktionen wird sehr schnell sehr groß“, sagt Rafael Menezes, Postdoktorand an der UNESP und ehemaliger Doktorand in der Gruppe von Martinez-Garcia.

Die erweiterte Theorie, die als „range-resident logistic model“ (bereichsbezogenes logistisches Modell) bezeichnet wird, bewältigt diese Komplexität auf elegante Weise, indem sie einen sogenannten Überfüllungsindex einführt. Dieser fasst alle relevanten Informationen darüber zusammen, wie sich Tierbewegungen auf Tierinteraktionen auswirken. Menezes weiter: „Dieser Koeffizient, der sich problemlos aus den Tracking-Daten berechnen lässt, gibt einen Hinweis darauf, wie Tiere einer Population miteinander in Wechselwirkung treten: Meiden sie sich gegenseitig, versuchen sie, mehr Zeit miteinander zu verbringen, oder verhalten sie sich eher gleichgültig?“

Der direkte Vergleich von bisheriger und erweiterter Theorie zeigt – ganz wie erwartet – einen erheblichen Einfluss der Bewegungsdaten: Je nach den gewählten Parameterbedingungen ist die vom erweiterten Modell vorhergesagte Populationsgröße manchmal doppelt so groß, manchmal halb so groß wie die vom klassischen Verhulst-Modell vorhergesagte Größe. „Ein Unterschied, der einen Unterschied machen kann“, kommentiert Martinez-Garcia. Seiner Meinung nach ist das neue Modell wichtig, wenn praktische Fragen des Artenschutzes untersucht werden, wie beispielsweise die Auswirkungen menschlicher Infrastruktur auf das Schicksal von Wildtierpopulationen. „Ein besonderer Fall, mit dem wir uns derzeit beschäftigen, ist die Frage, was mit einer Population geschieht, wenn eine neue Schellstraße den Lebensraum der Tiere durchschneidet. Ganz konkret geht es hier um Flachlandtapire. Erst dank der genauen Beschreibung der Bewegungen der Tapire können wir Kollisionen mit Fahrzeugen quantifizieren und die Überlebensfähigkeit der Population abschätzen.“

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Originalpubliaktion:

R. Menezes, J. M. Calabrese, W. F. Fagan, P. I. Prado, R. Martinez-Garcia: The Range-Resident Logistic Model: A New Framework to Formalise the Population-Dynamics Consequences of Range Residency, in Ecology Letters, 2025 (DOI: 10.1111/ele.70269), https://doi.org/10.1111/ele.70269

Live-Übertragung aus der Zelle: das Zusammenspiel zwischen Proteinfaltungshelfern und neu gebildeten Proteinen

Fri, 06 Feb 2026 10:49:54 +0100

Proteinfaltung und ihre Helfer

Proteine sind die molekularen Maschinen der Zelle. Sie werden anhand ihrer Bauanleitung, der Erbinformation an den Proteinfabriken, den Ribosomen hergestellt. Hier werden die Grundbausteine der Proteine, die Aminosäuren, zu langen Proteinketten zusammengesetzt. Wie Bauteile einer Maschine, müssen die einzelnen Proteine eine bestimmte dreidimensionale Struktur aufweisen um ihre Funktion richtig erfüllen zu können. Dazu werden die neu hergestellten Proteinketten in menschlichen Zellen, mithilfe verschiedener Proteinfaltungshelfer, sogenannte Chaperone, wie TRiC/PFD oder HSP40/70, in ihre stabile und funktionelle Form gefaltet. Die Proteinfaltungshelfer schirmen die Aminosäureketten, die je nach Aminosäure unterschiedliche chemische Eigenschaften aufweisen, von der zellulären Umgebung ab. Das verhindert das Verklumpen der neu hergestellten Proteinketten.

Mit den Mechanismen der Proteinfaltung beschäftigt sich seit Jahrzehnten F.-Ulrich Hartl, Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie. Niko Dalheimer, Wissenschaftler in seiner Abteilung und einer der beiden Erstautoren der aktuellen Studie erklärt: „Viele Erkenntnisse zur Proteinfaltung wurden in Studien gewonnen, die im Reagenzglas durchgeführt wurden. Jedoch ist es praktisch unmöglich, die zelluläre Umgebung im Reagenzglas originalgetreu nachzuahmen. Anders als im Reagenzglas ist das Innere der Zelle eine hochkomplexe Umgebung, gefüllt mit zahlreichen unterschiedlichen Makromolekülen wie Proteinen, Nukleinsäuren und Lipiden. Um die Funktionsweise der Chaperone vollständig zu verstehen, haben wir uns in der aktuellen Studie die Proteinfaltungsdynamik von TRiC und PFD in ihrer natürlichen Umgebung, in intakten menschlichen Zellen, mithilfe der Einzelpartikelverfolgung am Fluoreszenzmikroskop angeschaut was erst durch jüngste Fortschritte bei der Fluoreszenzmarkierung in lebenden Zellen möglich wurde.“

TRiC und Prefoldin

Ein neu hergestelltes Protein wird als Aminosäurekette von den Ribosomen über einen Kanal nach und nach freigegeben. Damit das neu hergestellte Protein nicht verklumpt, werden die freien Aminosäurereste von Prefoldin (PFD) – ein Co-Chaperon von TRiC – im Empfang genommen und geschützt. Danach übergibt das Co-Chaperon das Protein für seine korrekte Faltung an das Chaperonin TRiC weiter.

TRiC ist ein tonnenförmiger Proteinfaltungshelfer und mit dem bakteriellen GroEL/ES verwandt. Rongqin Li, Wissenschaftlerin und Co-Erstautorin der Studie erklärt: „TRiC hilft zwar nur 10% der Proteine in einer Zelle beim Falten, viele davon sind aber besonders wichtig für die Zelle, darunter auch Aktin und Tubulin, Bausteine des Zellskeletts. Deshalb haben wir uns diesen Teil der Proteinfaltung angeschaut. Dazu haben wir Aktin als Testprotein verwendet um die Faltungsdynamiken in den Zellen zu verstehen.“

Einzelpartikelverfolgung bringt Licht ins Dunkel

Um das Echtzeit-Zusammenspiel aller an der Proteinfaltung beteiligten Komponenten zu beobachten, kennzeichneten die Forschenden TRiC und Prefoldin sowie die neu entstehende Aktin-Kette als direktes Chaperon-Substrat, während Ribosomen und mRNAs als Stellvertreter für Chaperon-Substrate dienten – jeweils in Grün und Magenta in unterschiedlichen Versuchsaufbauten. Waren die jeweiligen zwei Komponenten in räumlicher Nähe, also weniger als 500 Nanometer voneinander entfernt, haben sich die Farben überlagert und waren unter dem Mikroskop als weiße Punkte sichtbar. Niko Dalheimer erläutert: „In einer einzelnen Zelle befinden sich etwa zehn Millionen Ribosomen. Um einzelne Ribosomen und andere Komponenten unter dem Mikroskop verfolgen zu können, färbten wir nicht alle Ribosomen, sondern nur einen kleinen Teil. Mit der TIRF-Methode machten wir so die einzelnen Moleküle und ihre Wechselwirkungen mit Chaperonen sichtbar. Man kann sich das vorstellen wie einen Taucher in der pechschwarzen Tiefsee, der nur mit einer Taschenlampe wenige Stellen gleichzeitig beleuchtet: So kann er das verborgene, dynamische Leben um sich herum erahnen.“

Was wir gesehen haben

Die Wissenschaftler beobachteten, dass TRiC und PFD mit der aus dem Ribosom heraustretenden, neu hergestellten Aktin-Proteinkette wiederholt für etwa eine Sekunde Kontakt aufnahmen. PFD hält die entstehende Kette kurz, bevor Aktin vom Ribosom freigesetzt wird, und übergibt sie anschließend an das Chaperonin TRiC, das die Faltung abschließt. Rongqin Li ergänzt: „Interessanterweise war der Kontakt zwischen Aktin-Mutanten, also Proteinketten in die wir Fehler eingebaut haben, und TRiC deutlich länger. Im Gegensatz zum normalen Fall unterliegt das faltungsdefekte Aktin mehreren Faltungsversuchen durch das Chaperonin-System, bevor es schließlich zum Abbau weitergeleitet wird.

F.-Ulrich Hartl fasst zusammen: „Seit Jahrzehnten haben wir und andere die chaperonvermittelte Proteinfaltung hauptsächlich durch biochemische Experimente untersucht, die entscheidend dafür waren, zu verstehen, wie dieser Prozess kontrolliert wird. Mit der Einzelpartikelverfolgung in lebenden Zellen, also in der komplexen Umgebung des Inneren einer intakten Zelle, können wir diese Konzepte nun direkt untersuchen. Dabei haben wir zentrale Erkenntnisse klassischer biochemischer Experimente bestätigt und gleichzeitig neue Erkenntnisse gewonnen – etwa den Nachweis der Existenz einer geschützten Faltungszone –, die mit Ensemble-basierten Messungen nicht möglich gewesen wären. Zum ersten Mal konnten diese Prozesse auf Einzelmolekül-Ebene in lebenden menschlichen Zellen visualisiert werden. Wie ich meinen Kolleginnen und Kollegen oft sage: ‚Seeing is believing‘.“

Max-Planck-Institut für Biochemie

Originalpublikation:

Li, R., Dalheimer, N., Müller, M.B.D. et al. Single-molecule dynamics of the TRiC chaperonin system in vivo. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-025-10073-3

Künstliche Intelligenz beschleunigt die Erschließung von Insektensammlungen

Thu, 05 Feb 2026 12:25:55 +0100

Mit über einer Million beschriebener Arten stellen Insekten die artenreichste Gruppe aller Lebewesen dar. Naturhistorische Sammlungen weltweit bewahren rund 500 Millionen Insektenexemplare auf, die in den vergangenen drei Jahrhunderten gesammelt wurden. An jedem dieser Präparate befinden sich Etiketten mit zentralen Informationen wie Fundort, Sammeldatum oder Sammlername. Diese Angaben sind eine unverzichtbare Grundlage für die Forschung in den bereichen Taxonomie, Evolutionsbiologie und Ökologie.

Trotz moderner Hochdurchsatzverfahren zur Digitalisierung von Sammlungsobjekten erfolgt die Übertragung dieser Etiketteninformationen bislang überwiegend manuell. Forschende des Museums für Naturkunde Berlin (MfN) haben nun gemeinsam mit Expert:innen aus der Digitalisierung und Datenwissenschaft eine neue Pipeline entwickelt, die diesen Prozess erheblich vereinfacht und beschleunigt.

Die Pipeline ELIE („Entomological Label Information Extraction“) automatisiert mehrere Schritte der Etikettenauswertung. Mithilfe von Verfahren aus der Bildverarbeitung und des maschinellen Lernens erkennt ELIE einzelne Etiketten auf Digitalbildern, richtet sie aus und unterscheidet zwischen gedruckten und handgeschriebenen Texten. Gedruckte Etiketten werden automatisch per Texterkennung ausgelesen, während handschriftliche Informationen gezielt für eine spätere manuelle Bearbeitung separiert werden. Zusätzlich fasst das System inhaltlich identische Etiketten zu Gruppen zusammen, sodass wiederkehrende Informationen nur einmal überprüft werden müssen.

„Mit ELIE reduzieren wir einen der größten Engpässe bei der Digitalisierung entomologischer Sammlungen“, sagt Margot Belot, Datenmanagerin am Museum für Naturkunde Berlin. „Die automatisierte Auswertung gedruckter Etiketten entlastet Forschende und Kurator:innen erheblich und ermöglicht es, unsere Sammlungen schneller und systematischer für die Forschung zugänglich zu machen.“

Getestet wurde die neue Pipeline unter anderem an 26.000 Etikettenbildern der rund 650.000 Insektenexemplare, die das Museum für Naturkunde Berlin zwischen 2022 und 2023 mithilfe einer Hochgeschwindigkeits-Digitalisierungsstraße der Firma Picturae digitalisiert hat. Die Auswertung zeigt, dass – abhängig vom Wiederholungsgrad der Etiketten – Informationen von bis zu fast 90 Prozent der gedruckten Etiketten automatisch extrahiert werden können. Weitere Tests mit Datensätzen aus dem Smithsonian National Museum of Natural History in Washington sowie dem Museum of Comparative Zoology der Harvard University belegen, dass ELIE auch auf bislang unbekannte Sammlungen zuverlässig anwendbar ist.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Methods in Ecology and Evolution veröffentlicht. Die Forschenden sehen in ELIE einen wichtigen Baustein für die zukünftige Digitalisierung naturhistorischer Sammlungen und einen Beitrag zur besseren Nutzung dieser einzigartigen Archive der biologischen Vielfalt.

Museum für Naturkunde Berlin

Originalpublikation:

Belot, M., Tuberosa, J., Preuss, L., Svezhentseva, O., Claessen, M., Bölling, C., Schuster, F., & Léger, T. (2026). High-throughput information extraction of printed specimen labels from large-scale digitization of entomological collections using a semi-automated pipeline. Methods in Ecology and Evolution, 00, 1–15. https://doi.org/10.1111/2041-210x.70235

Stadtameisen sind weniger wählerisch

Thu, 05 Feb 2026 12:12:46 +0100

In der Studie gingen die Forschenden der Frage nach, wie die Urbanisierung – eine der extremsten Formen der Landnutzungsumwandlung – die Nahrungsauswahl von Insekten beeinflusst. Dazu bot das Team den Ameisen in urbanen und ländlichen Lebensräumen Zuckerlösungen in unterschiedlicher Konzentration an. Das Ergebnis: Stadtameisen nahmen deutlich häufiger verdünnte zuckerarme Lösungen an, die ländliche Ameisen in der Regel ablehnten. Aus Sicht der Forschenden deutet dies darauf hin, dass der Druck des Stadtlebens die Ernährungsgewohnheiten der Tiere spürbar verändert. Als städtische Stressfaktoren für Pflanzen und Tiere gelten demnach der „Urban Heat Island“-Effekt, Bodenverschmutzung oder Mikroplastik.

Stadtstress – von Pflanzen bis zu Ameisen

„Während bestäubende Insekten wie Bienen oft im Mittelpunkt von Urbanisierungsstudien stehen, werden Ameisen etwas vernachlässigt“, sagt Stanislav Stukalyuk, der Erstautor der Studie (Institut für Evolutionsökologie, Nationale Akademie der Wissenschaften der Ukraine). „Dabei wird ein wichtiger Aspekt der Stadtökologie übersehen: Die von uns untersuchte Ameise ist wahrscheinlich die häufigste Ameise in Europa - und es gibt mit ziemlicher Sicherheit mehr von ihnen als von jeder anderen bestäubenden Insektenart.“

Tomer J. Czaczkes, der korrespondierende Autor (Freie Universität Berlin), merkt an, dass das Verhalten der Ameisen ihre Erfahrungen widerspiegelt. „Ameisen vergleichen im Wesentlichen das, was wir ihnen geben, mit dem, was sie normalerweise in ihrer Umgebung finden. Stadtameisen sind möglicherweise an minderwertige, ‚verdünnte‘ Ressourcen aus gestresster Stadtvegetation gewöhnt. Wenn ihnen ein Tropfen verdünnter Zucker angeboten wird, nehmen sie ihn gerne an. Ländliche Ameisen dagegen sind gewissermaßen ‚enttäuscht‘ von dem Angebot - und rümpften die Nase (oder Antennen) darüber.“

Ameisen als Frühwarnsystem?

Auch wenn sich die Studie auf eine einzige Art konzentriert, deuten die Ergebnisse auf eine potenziell neue Methode hin, den allgemeinen Gesundheitszustand städtischer Ökosysteme zu beobachten. Ameisen reagieren sensibel auf Umweltveränderungen und zeigen schnelle Verhaltensanpassungen an die Qualität ihres Lebensraums. Ihre „Pingeligkeit“ bei der Nahrungsauswahl könnte daher theoretisch als subtiler Indikator für den Stresspegel innerhalb der gesamten biologischen Gemeinschaft dienen.

Gema Trigos-Peral, Letztautorin der Studie (Museum und Institut für Zoologie, Polnische Akademie der Wissenschaften), mahnt jedoch zur Vorsicht: „Dies ist nur der erste Schritt. Wir verstehen noch nicht die kausalen Zusammenhänge, die dazu führen, dass Ameisen in städtischen Ökosystemen nicht wählerisch sind. Es könnte auf gestresste Bäume hindeuten - aber auch auf gestresste Ameisen oder verschiedene andere Dinge. Es gibt noch viel zu tun!“

Gleichzeitig sehen die Forschenden großes Potenzial. „Die von uns entwickelte Methode ist schnell, einfach und macht Spaß. Sie könnte leicht von Bürgerwissenschaftler*innen und der breiten Öffentlichkeit eingesetzt werden, um unsere Umwelt besser zu verstehen. Sogar Schulklassen könnten solche Experimente durchführen!“, sagt Czaczkes.

Die Studienergebnisse unterstreichen den Forschende zufolge, die Funktionsweise städtischer Ökosysteme besser zu verstehen, um Naturschutz- und Anpassungsstrategien wirksamer zu gestalten -insbesondere vor dem Hintergrund weiter wachsender Städte weltweit.

FU Berlin

Originalpublikation:

Stukalyuk, S., Kozyr, M., Sydorenko, Y. et al. Urban Lasius niger ants more readily accept low concentration sucrose solution than rural ants. Urban Ecosyst 29, 43 (2026). doi.org/10.1007/s11252-026-01907-7

Kleine Rodungsflächen führen zu massiven Kohlenstoffverlusten in tropischen Wäldern

Thu, 05 Feb 2026 12:07:29 +0100

Tropische Wälder sind für den globalen Kohlenstoffkreislauf von entscheidender Bedeutung, da sie etwa 50 Prozent des globalen oberirdischen Kohlenstoffs in Wäldern speichern. In den letzten 30 Jahren waren laut Landsat-Beobachtungen 46 Prozent der tropischen Feucht- und Trockenwälder mindestens einmal von einer Störung betroffen, beispielsweise von Entwaldung durch Ausweitung der Landwirtschaft, oder von Degradation durch Brände oder Stürme, die sich aufgrund des Klimawandels verstärken.

Im Laufe der Zeit können sich solche gestörten Wälder erholen und ihre Kohlenstoffvorräte und ökologischen Funktionen allmählich wiederherstellen. Allerdings ist nur wenig darüber bekannt, wie Erholungsraten von Größe, Art und Ort der Störung abhängen. Eine solche Bilanzierung ist aber unerlässlich, um die Auswirkungen der Wälder auf den globalen Kohlenstoffhaushalt zu verstehen.

CO2-Kartierung aller tropischen Wälder zwischen 1990 und 2020

Ein internationales Forschungsteam hat nun die Verläufe von Kohlenstoffverlust und Kohlenstoffrückgewinnung für alle tropischen Wälder von 1990 bis 2020 kartiert. Dabei nutzten sie eine hochauflösende Buchhaltungsmethode, die Erdbeobachtungsdaten auf Subhektar-Ebene mit innovativen, räumlich expliziten Biomasse-Rückgewinnungskurven verbindet. Die hochauflösenden Daten stammen aus der Klimawandelinitiative RECCAP-2 und dem Projekt „Biomass“ der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Die Studie wurde von Wissenschaftler:innen um Erstautorin Dr. Yidi Xu vom Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) in Frankreich unter Unterstützung der französischen Forschungseinrichtungen CEA, CNRS und UVSQ geleitet.

Aufbauend auf den von Viola Heinrich am GFZ entwickelten und 2023 in Nature veröffentlichten „Buchhaltungsmethoden“ halfen Dr. Viola Heinrich und Dr. Simon Besnard, beide aus der GFZ-Sektion 1.4 Fernerkundung und Geoinformatik, dabei, den Ansatz zur Erstellung störungsspezifischer Erholungskurven innerhalb jeder 1°×1°-Gitterzelle in den Tropen zu verfeinern.
Wichtigste Ergebnisse

• Tropische Feuchtwälder haben in den letzten drei Jahrzehnten 15,6 ± 3,7 Mrd. Tonnen Kohlenstoff verloren, während tropische Trockenwälder weitgehend kohlenstoffneutral blieben.

• Kleine Rodungen (<2 ha) machen nur 5 % der gestörten Waldfläche aus, sind jedoch für 56 % der Netto-Kohlenstoffverluste verantwortlich. Das ist in erster Linie auf die dauerhafte Umwandlung von Waldflächen in Ackerland, Weideland, Straßen oder Siedlungen zurückzuführen.

• Die durch Brände verursachten Kohlenstoffverluste in vielen tropischen Trockenwaldregionen werden teilweise durch die langfristige Erholung nach den Bränden ausgeglichen. Im Gegensatz dazu haben die kleinräumige Entwaldung und die nicht durch Brände verursachte Degradation längerfristige Auswirkungen.

• Die Störungen haben sich zunehmend auf dichtere und kohlenstoffreichere Feuchtwälder verlagert. Das verstärkt die Klimaauswirkungen für jeden verlorenen Hektar.

• Im Gegensatz dazu haben wiederholte Brände in Trockenwäldern aufgrund der abnehmenden Brennstoffmenge zu einer allmählichen Verringerung der Verluste pro Ereignis geführt.

• Unbeeinträchtigte tropische Wälder bleiben eine Netto-Kohlenstoffsenke, die die Verluste in gestörten Gebieten teilweise ausgleicht. Insgesamt ist die tropische Bilanz des oberirdischen waldgebundenen Kohlenstoffs von 1990 bis 2020 nahezu neutral.

Neue Einblicke zum Kohlenstoff in tropischen Wäldern

Die Studie stellt die erste räumlich explizite Rekonstruktion der Kohlenstoffverluste und -gewinne in allen tropischen Wäldern mit einer Auflösung von 30 Metern dar. „Im Gegensatz zu früheren globalen Modellen, die auf vereinfachten Annahmen oder kontinentalen Durchschnittswerten basieren, erfasst dieser Ansatz die Erholung der Wälder dort, wo Störungen tatsächlich auftreten. Unter Verwendung hochauflösender ESA-Biomassekarten und eines Pseudo-Biomasse-Kohlenstoffbilanzmodells leiten wir störungsspezifische Erholungskurven innerhalb jeder 1°×1°-Gitterzelle in den Tropen ab. Dadurch sehen wir eine realistische Varianz in der Erholung je nach Art und Ausmaß von Störung, Waldregion und lokalem Klima. So zeigen sich je nach Störung grundlegend unterschiedliche Kohlenstoffdynamiken, die durch globale Durchschnittswerte sonst verdeckt würden“, erläutert Co-Autor Dr. Simon Besnard.

„Diese Arbeit hat gezeigt, dass nicht nur großflächige Rodungen oder Waldbrände, sondern auch kleine menschliche Aktivitäten still und leise für den Großteil der Kohlenstoffverluste in den Tropen verantwortlich sind“, sagte Dr. Yidi Xu, Postdoktorandin im LSCE-Forschungsteam und Erstautorin der Studie.

„Der Schutz junger und sich erholender Wälder ist genauso wichtig wie die Verhinderung neuer Entwaldung“, erklärte Dr. Philippe Ciais vom LSCE, der die Studie mitgeleitet hat.

Auswirkungen auf die Klimapolitik

Die Ergebnisse unterstreichen laut Forschungsteam dringende Prioritäten für den Klimaschutz:

• Reduzierung der kleinräumigen Ausdehnung und Degradation der Landwirtschaft, insbesondere in Afrika, wo solche Störungen für über 97 % der Netto-Kohlenstoffverluste verantwortlich sind.

• Schutz junger, sich erholender Wälder, deren Kohlenstoffspeicherpotenzial durch wiederholte Störungen stark reduziert wird.

• Verstärkte Überwachung von Waldrändern und Eingriffsflächen, wo kohlenstoffreiche Wälder zunehmend freigelegt werden.

Das Team betont, dass die nun vorgestellte Methode nationale Kohlenstoffinventarisierung, die Umsetzung des UN-basierten Programms REDD+ zur „Verringerung von Emissionen aus Entwaldung und Degradierung von Wäldern“ und eine gezielte Naturschutzplanung unterstützen kann. Indem die Studie aufzeigt, wo Kohlenstoffverluste auftreten und wo Wälder erfolgreich nachwachsen, bietet sie ein wirkungsvolles Instrument zum Schutz eines der wichtigsten Klimapuffer der Erde.

GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung

Originalpublikation:

Xu, Y., Ciais, P., Santoro, M. et al. Small persistent humid forest clearings drive tropical forest biomass losses. Nature 649, 375–380 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09870-7

Warum Pilze vermehrt zu Krankheitserregern des Menschen werden könnten

Thu, 05 Feb 2026 12:02:08 +0100

Im Zuge des globalen Wandels und den damit verbundenen steigenden Temperaturen nehmen Pilzinfektionen weltweit zu und bedrohen Nutzpflanzen, Wildtiere und zunehmend auch die menschliche Gesundheit. Viele Pilzarten sind völlig harmlos und erfüllen wichtige ökologische Funktionen, wie die Zersetzung organischer Stoffe und die Freisetzung von Nährstoffen in den Boden, als Symbionten vielzelliger Organismen übernehmen sie nützliche Funktionen für den Wirt. Auf der anderen Seite sind einige Arten sogenannte opportunistische Krankheitserreger des Menschen: Insbesondere bei einem geschwächten Immunsystem können solche Pilze den Körper befallen und schwere, sogar lebensbedrohliche Infektionen verursachen.

Während Pilze vor allem als Krankheitserreger von Nutzpflanzen unter anderem an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön (MPI-EvolBio) intensiv untersucht werden, wenden sich Forschende ihrer schädlichen Wirkung für den Menschen aktuell vermehrt zu. Ein Forschungsteam um Professorin Eva Stukenbrock, Leiterin der Arbeitsgruppe Umweltgenomik an CAU und MPI-EvolBio, hat in einer neuen Studie untersucht, warum bestimmte Pilze im Zuge des globalen Wandels zu menschlichen Krankheitserregern werden könnten. Dazu haben die Forschenden verschiedene Pilzarten der Ordnung Trichosporonales analysiert, zu der sowohl harmlose als auch für den Menschen gefährliche Arten gehören.

Ein Vergleich der Genome von harmlosen Pilzen, die normalerweise im Boden vorkommen, und schädlichen Arten, die im Körper von Säugetieren leben, ergab, dass sie sich weniger in der genetischen Ausstattung unterscheiden, sondern viel mehr in der Effizienz mit der sie genetische Informationen in bestimmte Proteine umwandeln. Schädliche Pilze haben eine Optimierungsstrategie für ihren Fettstoffwechsel entwickelt - im Gegensatz zu ihren im Boden lebenden Verwandten, die sich hauptsächlich auf Kohlenstoffe spezialisiert haben. Dadurch können sich erstere schneller an neue Lebensbedingungen in einer fettreichen Umgebung anpassen, was ihnen möglicherweise den Übergang zu einer pathogenen Lebensweise erleichtert. Da die genetische Ausstattung von harmlosen und schädlichen Arten ansonsten weitgehend übereinstimmt, scheint das Risiko, dass Pilze zunehmend zu menschlichen Krankheitserregern werden, höher zu sein als bisher angenommen. Ihre für die öffentliche Gesundheit besonders relevanten Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden kürzlich gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Braunschweig, Bochum und Illinois in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications.

Effizientere Proteinproduktion erlaubt schnelle Anpassung an neue Lebensbedingungen

Ausgangspunkt der Studie war eine vergleichende Genomanalyse nah verwandter Pilzarten, um mögliche Unterschiede zu identifizieren. „Wir gingen davon aus, dass krankmachende Pilze über sogenannte Virulenzgene verfügen, die bestimmte schädliche Proteine produzieren, um menschliche Zellen anzugreifen, Giftstoffe herzustellen oder das Immunsystem zu bekämpfen. Entgegen unseren Erwartungen waren sich pathogene und harmlose Arten jedoch in ihrer genetischen Ausstattung bemerkenswert ähnlich“, erklärt Erstautor Dr. Marco Guerreiro, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Stukenbrocks Arbeitsgruppe.

Tatsächlich fanden die Forschenden heraus, dass der entscheidende Unterschied zwischen harmlosen und schädlichen Pilzen nicht darin besteht, welche Gene sie besitzen, sondern wie effizient sie diese nutzen und damit die Produktion von bestimmten Proteinen optimieren können. „Pathogene Pilze haben eine Strategie entwickelt, bei der Proteine schneller produziert werden, die am Fettstoffwechsel beteiligt sind. Diese Anpassung ist äußerst wichtig, da Lipide im Körper von Säugetieren reichlich vorhanden, in der Umwelt jedoch sehr selten sind. Auf diese Weise können sie sich schnell an den menschlichen Körper anpassen und in dieser Umgebung gedeihen“, so Guerreiro.

Dieser Mechanismus beruht auf einem späten Schritt in der Genexpression: Die sogenannte Translation, bei der Aminosäuren zu Proteinen zusammengesetzt werden, läuft umso schneller ab, je besser spezifische Signale der mRNA, sogenannte Codons, mit den tRNA-Molekülen übereinstimmen. „Bei pathogenen Pilzen ist diese Übereinstimmung zwischen tRNA und Codons besonders gut. Die adaptive Evolution könnte die Zusammensetzung beider Bestandteile beeinflusst haben, um die Proteinproduktion für den Fettstoffwechsel zu optimieren und so eine Anpassung an den menschlichen Körper zu erreichen“, betont Guerreiro.

Die Forschenden konnten die Wirkung dieser genetischen Optimierung im Labor bestätigen: Auch in ihren Experimenten zeigten Pilze mit für den Fettstoffwechsel optimierten Genen eine schnellere Anpassung an lipidreiche Lebensbedingungen, unter denen sie deutlich besser wuchsen. Dies stützt die Annahme, dass diese Strategie tatsächlich eine schnelle Anpassung an den menschlichen Körper begünstigt – im Gegensatz zu den im Boden lebenden Pilzen in einer kohlenstoffreichen Umgebung.

Optimierter Fettstoffwechsel steigert das Potenzial für neu auftretende Krankheitserreger

Die neue Forschungsarbeit zeigt damit auf, dass der Schritt zur Entstehung neuer pilzlicher Krankheitserreger sehr klein sein könnte und sich im Prinzip bereits durch eine erhöhte Effizienz des Fettstoffwechsels entwickeln kann. „Angesichts der zunehmenden Resistenz gegenüber pilzhemmenden Wirkstoffen ist dies besorgniserregend, da Arten, die bei menschlicher Körpertemperatur gedeihen, aber derzeit als harmlos gelten, diesen Übergang leicht vollziehen könnten“, betont Guerreiro die Bedeutung der Forschung. Unter den für die nahe Zukunft prognostizierten Klimabedingungen ist also mit zahlreichen neuen und problematischen Pilzerregern zu rechnen.

Die Forschenden wollen daher jene Pilzarten identifizieren, die aufgrund bestimmter genomischer Signaturen das Potenzial haben, zu Krankheitserregern zu werden, bevor sie zu einem ernsthaften Gesundheitsproblem werden. „Insgesamt verändert unsere Studie die Sichtweise auf die Pathogenität von Pilzen grundlegend und zeigt, dass die Transformation von harmlosen Umweltorganismen zu einer Gefahr für die menschliche Gesundheit schneller und evolutionär zugänglicher sein kann als bisher angenommen. Da der Klimawandel, die Zunahme immungeschwächter Bevölkerungsgruppen und die globale Vernetzung neue Möglichkeiten für Pilzkrankheiten schaffen, wird das Verständnis und die Beobachtung dieser evolutionären Dynamik aus medizinischer Sicht immer wichtiger“, fasst Stukenbrock, Leiterin des Kiel Plant Centers (KPC) im Rahmen des CAU-Forschungsschwerpunkts Kiel Life Science (KLS), zusammen.

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Originalpublikation:

Guerreiro, M.A., Yurkov, A., Nowrousian, M. et al. Genomic and physiological signatures of adaptation in pathogenic fungi. Nat Commun 17, 748 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-68330-6