VBIO News

Neue Studienorientierungskampagne von "Wissenschaft verbindet"

Fri, 13 Mar 2026 21:26:00 +0100

Im Zentrum der Kampagne stehen zwei Poster und die Website https://wissenschaft-verbindet.de/studieren.

Die Website bietet Einblicke in mathematisch-naturwissenschaftliche Studiengänge. Neben Informationen zu Aufbau und Inhalten der Fächer stehen vor allem konkrete Einblicke in berufliche Werdegänge von Absolventinnen und Absolventen („Role Models“) im Fokus: Diese berichten aus ihrem Berufsalltag und zeigen, wie vielfältig der Berufseinstieg und die Wege nach dem Studium sein können. Begleitend zur Website werden bundesweit Poster an Schulen versendet, die Aufmerksamkeit erregen und über QR-Codes direkt auf die Kampagnenwebsite verweisen.

Die Kampagne möchte Oberstufenschülerinnen und -schülern Orientierung bieten und ihnen dabei helfen, eigene Interessen einzuordnen und Studienentscheidungen auf einer belastbaren Informationsbasis zu treffen.

(VBIO)

VBIO beteiligt sich an Evaluation der EU-Verordnung zu Access and Benefit Sharing

Fri, 13 Mar 2026 19:00:00 +0100

Neben der Beantwortung der von der EU vorgegebenen Fragen geht die Stellungnahme auf weitere Beobachtungen ein und betont, dass der Zugang zu genetischen Ressourcen für die Biodiversitätsforschung essenziell ist. Es bestehen aber derzeit erhebliche rechtliche Unsicherheiten bezüglich der Nutzung und der Verantwortlichkeiten der Nutzer.

Als Vereinfachung gedachte Instrumente wie „Registrierte Sammlungen“ und „Best Practices“ sind nur in Einzelfällen implementiert worden. Sie konnten daher nicht die erhoffte flächendeckende Entlastung für die akademische Forschung bringen. Eine große Herausforderung sind auch deutlich abweichende Compliance-Prüfungen in den EU-Mitgliedstaaten. Dies betrifft unter anderem unterschiedliche Interpretationen, was als „angemessene Bemühungen“ zur Einholung von Zugangsinformationen akzeptabel ist (Art. 4 der EU-VO) oder uneinheitliche Dokumentationsanforderungen in den einzelnen EU-Mitgliedstaaten. Rechtliche Unsicherheiten und hohe, aber ungleichen Kosten für wissenschaftliche Einrichtungen in unterschiedlichen EU-Ländern sind die Folge.

Vor diesem Hintergrund bedarf es einer Überarbeitung der EU-ABS-Verordnung, um rechtliche Unsicherheiten zu reduzieren und die Forschung zu erleichtern. Davon könnten insbesondere groß angelegte Biodiversitätsforschungsprojekte und internationale Kooperationen profitieren. Berücksichtig werden müssen dabei auch potentielle Inkonsistenzen mit anderen völkerrechtlichen Regelungen, wie etwa jenen zu marinen genetischen Ressourcen im Rahmen des UN-Hochseeschutzabkommens (BBNJ-Abkommen).

Das Sondierungsverfahren ist nur ein erster Schritt im Rahmen der Evaluation der EU-ABS-Verordnung (EU) Nr. 511/2014, die der VBIO im Rahmen der Allianz der universitären und außeruniversitären Biodiversitätsforschung in Deutschland weiter begleiten wird.

(VBIO)

Den Volltext der Stellungnahme finden Sie hier

Raben merken sich Gebiete mit häufigen Wolfsrissen

Fri, 13 Mar 2026 12:44:37 +0100

Wenn ein Wolfsrudel seine Beute erlegt, sind oft Raben als Erste zur Stelle. Noch bevor die Beutegreifer Zeit haben zu fressen, warten die Vögel bereits darauf, von den Fleischresten zu profitieren. Die Geschwindigkeit, mit der die Aasfresser an Wolfsrissen eintreffen, ist bemerkenswert – und lange gab es dafür eine einfache Erklärung: Raben müssen den Wölfen folgen.

Eine neue Studie, in der Raben und Wölfe im Yellowstone-Nationalpark über zweieinhalb Jahre hinweg verfolgt wurden, zeigt jedoch, dass die Aasfresser eine weitaus ausgefeiltere Strategie verfolgen. Raben können sich merken, wo Wölfe häufig Beute machen, und kehren aus großer Entfernung in diese Gebiete zurück. „Sie können bis zu sechs Stunden ohne Pause direkt zu einem Ort fliegen, an dem Wölfe Beute gemacht haben“, sagt Dr. Matthias Loretto, der Erstautor der Studie.

Die in Science veröffentlichten Ergebnisse deuten darauf hin, dass Raben ihr räumliches Gedächtnis und ihre Navigationsfähigkeiten nutzen, um in der Landschaft verstreute Nahrung zu finden. „Raben können große Entfernungen zurücklegen und scheinen ein gutes Gedächtnis zu haben, sodass sie den Wölfen nicht ständig folgen müssen, um von den Beutegreifern zu profitieren“, sagt Loretto.

Die Studie wurde vom Forschungsinstitut für Wildtierkunde und Ökologie der Veterinärmedizinischen Universität Wien und dem Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie (Deutschland) durchgeführt, in Zusammenarbeit mit mehreren internationalen Partnern, darunter das Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (Deutschland), die School of Environmental and Forest Sciences der University of Washington (USA) sowie der Yellowstone National Park (USA).

Eine verbreitete Annahme auf dem Prüfstand

Die Studie konzentrierte sich auf den Yellowstone-Nationalpark, wo Wölfe Mitte der 1990er Jahre nach 70 Jahren Abwesenheit wieder angesiedelt wurden. Die Wölfe des Nationalparks werden mithilfe von GPS-Halsbändern überwacht, die jedes Jahr etwa einem Viertel der Wolfspopulation angelegt werden. Dr. Dan Stahler, ein Biologe im Yellowstone-Nationalpark, der die Wölfe des Parks seit ihrer Wiederansiedlung beobachtet, sagt, dass Raben offenbar die Gesellschaft von Wölfen suchen: „Man sieht sie direkt über wandernden Rudeln fliegen oder dicht hinter Wölfen herhüpfen, wenn diese Beute erlegen.“

Für Raben ist dies eine lohnende Futterstrategie, denn Wölfe liefern regelmäßig Nahrung, die die Aasfresser verwerten können. „Wir gingen alle davon aus, dass die Raben eine sehr einfache Regel hatten: einfach in der Nähe der Wölfe bleiben“, sagt Stahler. Doch diese Annahme wurde nie überprüft. „Wir wussten nicht, wozu Raben fähig sind, weil sie bisher nie ins Zentrum dieser Forschung gestellt wurden; niemand hatte die Perspektive der Aasfresser eingenommen“, sagt er.

Um ein vollständiges Bild vom Verhalten der Raben zu erhalten, stattete das Team 69 Raben mit winzigen GPS-Sendern aus – „was einfach eine enorme Zahl ist“, sagt Loretto, der die Forschung während seiner Zeit am Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie begann. „Raben beobachten die Landschaft so aufmerksam, dass sie nicht so leicht in Fallen tappen“, sagt er. Um die Vögel zu markieren, passten die Forschenden die Fallen sorgfältig an die Umgebung an. So mussten Fallen in der Nähe von Campingplätzen beispielsweise mit Müll und Fast-Food-Resten getarnt werden, „sonst hätten die Raben etwas bemerkt und wären nicht nähergekommen“, sagt Loretto, der heute an der Veterinärmedizinischen Universität Wien arbeitet.

Zusätzlich zur Verfolgung der Raben berücksichtigten die Forschenden auch Bewegungsdaten von 20 mit GPS-Halsbändern versehenen Wölfen aus dem Yellowstone-Nationalpark. Sie beobachteten die Tiere im Winter, wenn Raben am häufigsten mit Wölfen in Kontakt kommen, und zeichneten GPS-Positionen in Intervallen von bis zu 30 Minuten für Raben und bis zu einer Stunde für Wölfe auf. Außerdem berücksichtigten sie Daten darüber, wo und wann Wölfe Beute erlegten – vor allem Wapitis, Bisons und Hirsche.

Raben merken sich ergiebige Landschaften

Im Verlauf der zweieinhalbjährigen Studie fanden die Forschenden nur einen eindeutigen Fall, in dem ein Rabe einem Wolf mehr als einen Kilometer weit und über eine Stunde lang folgte. „Zunächst waren wir ehrlich gesagt ratlos“, sagt Loretto. „Als wir feststellten, dass Raben Wölfen nicht über lange Strecken folgen, konnten wir lange nicht erklären, wie sie trotzdem so schnell an Wolfsrissen auftauchen.“

Nach einer detaillierten Analyse der Bewegungsdaten wurde das Muster klar. Anstatt Beutegreifern direkt über lange Strecken zu folgen, kehrten die Raben wiederholt in bestimmte Gebiete zurück, in denen Wölfe häufig Beute machen. Einige Individuen legten an einem einzigen Tag bis zu 155 Kilometer zurück und flogen dabei auf sehr geradlinigen Routen zu Gebieten, in denen die Chancen hoch sind, einen Kadaver zu finden – obwohl Zeitpunkt und genauer Ort eines Wolfsrisses im Einzelfall nicht vorhersehbar sind.

Wolfsrisse häufen sich im Studiengebiet in Bereichen mit bestimmten Landschaftsmerkmalen, etwa flachen Talsohlen, in denen Wölfe erfolgreicher jagen. Raben suchten deutlich häufiger Gebiete auf, in denen es in der Vergangenheit viele Wolfsrisse gegeben hatte, als Gebiete, in denen solche Risse selten waren. Das deutet darauf hin, dass sie die von Wölfen geschaffene langfristige „Ressourcenlandschaft“ lernen und sich daran erinnern.

„Wir wussten bereits, dass Raben sich stabile Nahrungsquellen wie Mülldeponien merken können“, sagt Loretto. „Was uns überrascht hat, ist, dass sie offenbar auch lernen, in welchen Gebieten Wolfsrisse häufiger vorkommen. Ein einzelner Riss ist unvorhersehbar, aber im Laufe der Zeit sind einige Teile der Landschaft ergiebiger als andere – und Raben scheinen dieses Muster zu ihrem Vorteil zu nutzen.“

Neue Einblicke in die Intelligenz von Tieren

Die Autoren schließen nicht aus, dass Raben Wölfe über kurze Strecken verfolgen. „Um Wolfsbeute in der näheren Umgebung zu finden, nutzen Raben wahrscheinlich Hinweise aus nächster Nähe, etwa die Beobachtung des Wolfsverhaltens oder das Lauschen auf Wolfsgeheul“, sagt Loretto. Auf größerer räumlicher Ebene ist das Muster jedoch klar: Zuerst kommt das Gedächtnis, dann die Hinweise. Raben nutzen ihre räumliche Orientierung, um zu entscheiden, wo sie überhaupt suchen – teils über Distanzen von vielen Dutzend oder sogar Hunderten Kilometern.

Prof. John M. Marzluff von der University of Washington ergänzt: „Unsere Studie zeigt eindeutig, dass Raben flexibel sind, wenn es darum geht, wo sie nach Nahrung suchen. Sie bleiben nicht an ein bestimmtes Wolfsrudel gebunden. Mit ihren scharfen Sinnen und ihrem Gedächtnis für frühere Futterplätze können sie aus vielen Nahrungsquellen in weitem Umkreis wählen. Das verändert unsere Vorstellung davon, wie Aasfresser Nahrung finden – und legt nahe, dass wir einige Arten lange Zeit unterschätzt haben könnten.“

Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie

Originalpublikation:

Matthias-Claudio Loretto et al.: Ravens anticipate wolf kill sites across broad scales.Science391,1151-1154(2026).DOI:10.1126/science.adz9467

Wie ein sich klonender Fisch genetischen Verfall vermeidet

Fri, 13 Mar 2026 10:56:55 +0100

Amazonenkärpflinge sind eine bemerkenswerte Art: Alle Individuen sind weiblich und vermehren sich, indem sie sich selbst klonen. Obwohl sich die Weibchen mit Männchen verwandter Arten paaren müssen, um die Fortpflanzung auszulösen, wird die DNA der Männchen nicht in die Nachkommen integriert. Diese ungewöhnliche Fortpflanzungsstrategie müsste laut Evolutionstheorie eigentlich dazu führen, dass ich im Laufe der Zeit schädliche Mutationen im Genom ansammeln und schließlich das Überleben der Art gefährden. Dennoch existieren Amazonenkärpflinge seit Tausenden von Generationen – was die Frage aufwirft, wie ihr Genom gesund bleibt.

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Edward Ricemeyer, Bioinformatiker am Lehrstuhl für Tiergenomik der Veterinärmedizinischen Fakultät der LMU, hat nun herausgefunden, wie diese ungewöhnliche Fischart genetischen Verfall vermeidet, der eigentlich bei Organismen zu erwarten ist, die sich nicht sexuell fortpflanzen.

Die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Amazonenkärpflinge (Poecilia formosa) ihr Genom durch einen genetischen Mechanismus namens Genkonversion intakt halten, der dazu beiträgt, schädliche Mutationen auch ohne die sogenannte Rekombination zu beseitigen.

Durch Genkonversion kann die natürliche Selektion weiterwirken

Bei sich sexuell fortpflanzenden Arten hilft die Rekombination während der Fortpflanzung dabei, schädliche Mutationen von nützlichen zu trennen, sodass die natürliche Selektion schädliche Varianten entfernen kann. Bei einer klonalen Art wie den Amazonenkärpflingen fehlt dieser Mechanismus weitgehend.

Mithilfe hochauflösender Genomssequenzen zahlreicher Individuen suchten die Forschenden nach Anzeichen für eine Anhäufung von Mutationen und nach den evolutionären Einflussfaktoren auf das Genom.

Anstelle des erwarteten genetischen Verfalls fanden sie zahlreiche Hinweise auf Genkonversion, einen Prozess, bei dem eine DNA-Sequenz über eine andere, ähnliche Sequenz kopiert wird. Durch diesen Prozess können beschädigte Genvarianten durch intakte Kopien ersetzt werden.

„Die Genkonversion kann schädliche Mutationen effektiv durch gesunde Kopien desselben Gens überschreiben“, erklärt Ricemeyer. „Das bedeutet, dass die natürliche Selektion auch in einer klonal reproduzierenden Linie schädliche Mutationen entfernen kann.“

Ein Genom, das sich eher wie eine sexuelle Spezies verhält

Die Analysen des Teams legen nahe, dass die Genkonversion die Verbreitung vorteilhafter Varianten und die Beseitigung schädlicher Mutationen aus der Population ermöglicht und so zur Aufrechterhaltung der Gesamtintegrität des Genoms beiträgt.
„Das war überraschend, da man normalerweise davon ausgeht, dass klonale Genome allmählich zerfallen“, sagt Ricemeyer. „Stattdessen sehen wir Hinweise darauf, dass diese Spezies über einen Mechanismus verfügt, der das Genom bemerkenswert funktionsfähig hält.“

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Amazonenkärpflinge trotz ihrer asexuellen Fortpflanzung einige der evolutionären Vorteile behalten, die normalerweise mit sexueller Fortpflanzung verbunden sind.
Dieser Fisch scheint das Beste aus beiden Welten zu haben – die genetische Gesundheit, die normalerweise mit sexueller Fortpflanzung einhergeht, ohne dass er die DNA eines Männchens zur Fortpflanzung benötigt“, sagt der leitende Autor Professor Wesley Warren von der University of Missouri Graduate School.

Einblicke in eine der größten Fragen der Evolution

Die Studie erklärt nicht nur den langfristigen Erfolg der Amazonenkärpflinge, sondern liefert auch Antworten auf eine grundlegende Frage der Evolutionsbiologie: Warum sind Organismen, die sich nur asexuell fortpflanzen können, obwohl sie relativ selten sind, weiter verbreitet als man erwarten würde?

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Evolution möglicherweise mehr Möglichkeiten hat, die Gesundheit des Genoms zu erhalten, als bisher angenommen“, sagt Ricemeyer. „Die Untersuchung ungewöhnlicher Systeme wie der Amazonenkärpflinge hilft uns, die grundlegenden Kräfte zu verstehen, die Genome über den gesamten Stammbaum des Lebens hinweg formen.“

Ludwig-Maximilians-Universität München

Originalpublikation:

Ricemeyer, E.S., Schaefer, N.K., Du, K. et al. Gene conversion empowers natural selection in a clonal fish species. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10180-9

Embryonalentwicklung in 4D: Ein Entwicklungsatlas für Gene und Zellen

Fri, 13 Mar 2026 10:30:17 +0100

Das Zusammenspiel von Genen und Zellen während der Entwicklung von der befruchteten Eizelle zum Embryo ist hochkomplex. Bisherige Methoden erfassten die Genaktivität nur in zweidimensionalen Schnitten. Dadurch war eine Darstellung des gesamten Embryos nicht möglich, und die räumliche Auflösung blieb begrenzt. Zudem werden subzelluläre Muster so oft nicht erkannt.

Eine neue Methode ermöglicht es dem Forschungsteam um Prof. Dr. Alex Schier am Biozentrum der Universität Basel nun, die Aktivität tausender Gene im gesamten Embryo sichtbar zu machen und sie mit Zellreifung und Zellbewegungen zu verknüpfen. Das Ergebnis ist ein umfassender Atlas der frühen Embryonalentwicklung und liefert neue Einblicke darin, wie Gene und Zellen den wachsenden Embryo formen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift «Science» veröffentlicht.

Ein 4D-Atlas für Gene und Zellen

«Eine zentrale Frage lautet: Wie arbeiten tausende Gene in einem Embryo zusammen, und wie ist ihre Aktivität mit der Bewegung der Zellen verknüpft?», sagt Erstautorin Dr. Yinan Wan. Um diese Frage zu beantworten, entwickelte Schiers Team eine neue Bildgebungstechnologie namens weMERFISH. Sie erlaubt es, die Aktivität von nahezu 500 Genen in ganzen Geweben mit subzellulärer Auflösung direkt zu messen.

Auf Basis dieser Messungen erstellten die Forschenden ihren Atlas der frühen Embryonalentwicklung. «Durch die Kombination früherer Einzelzell-Daten mit unseren Messungen der Genaktivität konnten wir räumliche Muster tausender Gene sowie die Aktivität von rund 300'000 potenziellen regulatorischen Regionen berechnen», erklärt Wan. Die Daten sind über die Webplattform «Merfisheyes» frei zugänglich (http://schier.merfisheyes.com). «Der Atlas ist als Ressource für Entwicklungsbiologinnen und -biologen weltweit gedacht», so Wan weiter.

Wenn Zeit im Raum sichtbar wird

Die Aufnahmen liefern nicht nur statische Bilder, sondern ermöglichen auch Rückschlüsse auf räumliche und zeitliche Prozesse. So beobachteten die Forschenden bei der Schwanzbildung, dass Zellen entlang der Körperachse in einer Abfolge von Entwicklungsstadien angeordnet sind: An der Schwanzspitze befinden sich unreife Stammzellen, weiter vorne zunehmend reife Zellen wie etwa Muskelzellen. «In gewisser Weise kann man Zeit im Raum sehen», erklärt Wan.

«Überraschend war zudem, dass Veränderungen in der Genaktivität mit der Reifung und Wanderung der Zellen im Embryo korrelieren und damit die Dynamik der Genexpression mit morphogenetischen Bewegungen verknüpft ist.»

Scharfe Grenzen ohne Zell-Sortierung

Mithilfe des Atlas konnten die Forschenden auch klären, wie klare Grenzen zwischen verschiedenen Geweben entstehen, etwa zwischen Muskel- und Wirbelsäulengewebe. Sie entdeckten eine Zone von Zellen, in der sich die Aktivität vieler Gene stark verändert und sich von einer Gewebeseite zur anderen unterscheidet.

Der Vergleich früher und späterer Entwicklungsstadien zeigte, dass diese Gene zunächst auf beiden Seiten aktiv sind, später jedoch nur noch auf einer. Zudem gibt es kaum Zellen, die diese Grenze überschreiten. «Diese Grenzen entstehen nicht dadurch, dass sich Zellen vermischen und anschliessend sortieren, sondern vor allem dadurch, dass Zellen ihr genetisches Programm verändern», sagt Forschungsgruppenleiter Alex Schier.

Grundlage für zukünftige Studien

Mit weMERFISH, dem «Merfisheyes»-Atlas und der Integration von Live-Bildgebung steht der Forschung nun ein neues Werkzeug zur Verfügung. Es erlaubt die gemeinsame Analyse von Genaktivität, Genregulation und Zellbewegungen im gesamten Embryo.

Künftig möchte das Team um Alex Schier weitere Entwicklungsstadien untersuchen, um das Bild der frühen Wirbeltierentwicklung weiter zu vervollständigen. «Langfristig wollen wir verstehen, welche Kombinationen von Genaktivität und zellulärem Verhalten notwendig sind, um ein bestimmtes Organ oder Gewebe zu bilden», so Schier. «Eines Tages könnten wir herausfinden, auf wie viele Arten sich ein Herz oder ein Rückenmark entwickelt.»

Universität Basel

Originalpublikation:

Yinan Wan et al.: Whole-embryo spatial transcriptomics at subcellular resolution from gastrulation to organogenesis.Science391,eadt3439(2026).DOI:10.1126/science.adt3439

Gene expression across the whole embryo (YouTube Video) https://www.youtube.com/watch?v=_JH9ODJ_y-M

Pilze nutzen „Startknopf" für Eis aus Bakterien

Fri, 13 Mar 2026 10:21:48 +0100

Wasser gefriert bei 0 °C - zumindest laut Schulbüchern. Doch unter idealen Bedingungen bleibt reines Wasser bis zu einer Temperatur von −40 °C flüssig. Eine kleine Erschütterung oder ein Staubpartikel genügt dann, um die Flüssigkeit abrupt und schockartig zu Eis werden zu lassen. Auch einige Bakterienarten sind gute Eisbildner, denn sie produzieren spezielle Eiweißstoffe, die das Gefrieren bei Temperaturen um 0 °C fördern. So lassen Proteine des Bakteriums Pseudomonas syringae beispielsweise Wasser besser als jedes andere bekannte Material gefrieren. Solche Eisnukleationsproteine finden sich nicht nur in Bakterien, sondern auch in einigen Pilzen. Während die Struktur der bakteriellen Proteine gut untersucht ist, blieb die der Pilze bisher unklar.

Das internationale Team um Konrad Meister vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung beschreibt erstmals eine neue Klasse von Eisnukleationsproteinen der Pilz-Familie Mortierellaceae. Diese Familie zählt zu den niederen Pilzen, zu denen auch Hefen gehören. Die Arbeiten fanden gemeinsam mit Forschenden des Max-Planck-Instituts für Chemie und US-amerikanischen Kollegen, darunter Boris Vinatzer von der Virginia Tech, statt.

Um die Struktur der Pilzproteine aufzudecken, sequenzierten die Forschenden das Erbgut von eisaktiven Pilzen, die unter anderem aus Wasserproben und Flechten früherer Polarexpeditionen isoliert wurden. Sie stießen dabei auf Gene, die eng mit einem Gen verwandt sind, das man bereits aus eisaktiven Bakterien wie Pseudomonas syringae kennt: Das Gen InaZ ist hier die Vorlage für die Bildung der Eisnukleationsproteine.

Genaustausch über Artgrenzen hinweg

Bei der Strukturanalyse stießen die Forschenden jedoch auf bedeutsame Unterschiede, denn im Gegensatz zu den bakteriellen Eiweißen, die für ihre Funktion in eine Membran eingebettet sein müssen, sind die Pilzproteine wasserlöslich und ungewöhnlich stabil. Aus phylogenetischen Analysen – also Analysen zur Herkunft eines Gens – schloss das Team um Konrad Meister, dass das InaZ-Gen sehr wahrscheinlich in ferner Vergangenheit über die Artgrenzen hinweg von Bakterien auf einen Pilzvorfahren übertragen wurde. Anstatt die Eiskeimbildung unabhängig zu entwickeln, übernahmen die Pilze also eine hochwirksame Eigenschaft der Bakterien und passten sie an ihre eigenen physiologischen Anforderungen an.

„Es ist ein bisschen dasselbe und doch anders“, sagt Rosemary Eufemio, Forscherin an der US-amerikanischen Boise State University. „Pilze verwenden für ihre eisbildenden Proteine die gleiche, sich wiederholende Sequenzarchitektur wie Bakterien, aber haben diese löslicher und stabiler gemacht, was wahrscheinlich ihrer ökologischen Funktion zugutekommt.“
Um nachzuweisen, dass die identifizierten Pilzgene tatsächlich die Vorlage für eisnukleierende Proteine sind, übertrug das Forschungsteam zwei der Gene, die als Kandidaten für die eiskristallbildenden Proteine in Frage kamen, in nicht-eisaktive Hefe und Bakterien. Die so veränderten Mikroorganismen waren daraufhin deutlich eisaktiv, was den funktionellen Zusammenhang eindeutig bestätigte.

Anwendungen in der Kryokonservierung denkbar

Neben der biologischen Bedeutung der Entdeckung sieht Konrad Meister vom MPI für Polymerforschung auch konkrete praktische Anwendungen bei Technologien, die auf kontrolliertem Gefrieren beruhen. „Lösliche eisnukleierende Proteine lassen sich leichter isolieren, handhaben und in technologische Prozesse integrieren als membrangebundene. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für das kontrollierte Gefrieren in der Kryokonservierung von Zellen und Organen, der Lebensmittelverarbeitung und der Schneeproduktion.“

Eisnukleation: Eigenschaft und Bedeutung

Die Fähigkeit zur Eisnukleation – also zur gezielten Eiskeimbildung – ist für bestimmte Mikroorganismen von großer evolutionärer Bedeutung. Sie verschafft ihnen entscheidende Überlebensvorteile, insbesondere in der Atmosphäre. Entsteht in Wolken Eis, fallen die gefrorenen Tröpfchen als Niederschlag zur Erde. „Dadurch können Bakterien und Pilzsporen über weite Strecken transportiert werden und erreichen neue Lebensräume wie Pflanzenoberflächen, Böden oder andere geografische Regionen.“, erläutert die Biologin und Erdsystemforscherin Janine Fröhlich vom Max-Planck-Institut für Chemie.

Ein bekanntes Beispiel ist Pseudomonas syringae, das häufig auf Pflanzenblättern vorkommt. Durch die Auslösung von Eisbildung in den Blattzellen verursacht es Frostschäden. Dabei tritt Pflanzensaft aus, der den Bakterien als Nährstoffquelle dient – sie schädigen die Pflanze also gezielt, um sich zu versorgen. Darüber hinaus haben eisnukleierende Bakterien eine klimatische Bedeutung: Sie zählen zu den wirksamsten natürlichen Auslösern der Eisbildung in Wolken und können so Niederschlag, Wettergeschehen und den globalen Wasserkreislauf beeinflussen.

Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Originalpublikation:

Rosemary J. Eufemio et al.: A previously unrecognized class of fungal ice-nucleating proteins with bacterial ancestry.Sci. Adv.12,eaed9652(2026).DOI:10.1126/sciadv.aed9652

Doppelt hält besser: Das ungewöhnliche Sexleben der Eintagsfliegen

Fri, 13 Mar 2026 10:03:14 +0100

„Schwarm-Kamasutra“ – Ein akrobatisches Paarungsritual in der Luft

Das Leben der ausgewachsenen Eintagsfliegen, deren Larven sich im Süßwasser entwickeln, ist kurz: Nach dem Schlupf bleibt den Insekten nur wenig Zeit, die sie für einen eindrucksvollen Paarungstanz nutzen, der meist in Schwärmen über Gewässern stattfindet. Die Kopulation selbst ist ein akrobatischer Akt in der Luft: Das Männchen nähert sich dem Weibchen von unten, umklammert es vorne mit verlängerten Vorderbeinen und hinten mit speziellen Genitalfüßen und biegt den Hinterleib nach oben, um die Paarung einzuleiten.

„Der akrobatische Paarungsflug, verknüpft mit direkter innerer Befruchtung und einer einzigartigen Körperhaltung, ist ein hochspezialisiertes Verhalten und evolutionär bemerkenswert“, erklärt Benedict Stocker, Erstautor der Studie und Entomologe am Naturkundemuseum Stuttgart. „Unsere Forschung ermöglicht wertvolle Einblicke in die außergewöhnlichen Lebensweisen und anatomischen Besonderheiten dieser Tiere und trägt zum besseren Verständnis der Evolution der Insekten bei.“

Neue Einblicke dank moderner Bildgebung

Was genau bei der Paarung im Inneren der Weibchen vor sich geht, haben die Entomologen des Naturkundemuseums Stuttgart mit Computertomographie-Experten des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) analysiert. Um die Tiere untersuchen zu können, wurden kopulierende Pärchen mit einem Kescher aus der Luft gefangen und anschließend mit Vereisungsspray in der Paarungsstellung fixiert. Mithilfe der Mikro-CT-Aufnahmen gelang es den Wissenschaftlern anschließend, das Zusammenspiel der Geschlechtsorgane bei der Paarung erstmals dreidimensional darzustellen und die zugrunde liegenden Mechanismen aufzuklären.

Fortpflanzungsorgan mit ausgeklügeltem Mechanismus

Die Untersuchungen brachten Bemerkenswertes zu Tage: Männliche Eintagsfliegen sind mit einem ca. 0,8 mm langen, doppelten Penis ausgestattet, der aus einem gemeinsamen Schaft und zwei getrennten Penisloben mit jeweils einer Geschlechtsöffnung besteht. Entsprechend besitzen die Weibchen zwei Eileiter, die getrennt in eine Paarungstasche münden. Diese befindet sich auf der Unterseite des Hinterleibs. Besonders auffällig bei den männlichen Geschlechtsteilen sind zwei Penis-Stacheln, die eine besondere Rolle während der Paarung spielen:

„Kräftige Muskeln bewirken während der Paarung eine Verformung des Penis, sodass die Penisloben umklappen, die Stacheln ausfahren und diese sich in die Paarungstasche des Weibchens bohren. Dadurch wird die Paarungstasche gedehnt und kann so das Sperma aufnehmen. Gleichzeitig sorgen die Sexstacheln dafür, dass das Geschlechtsorgan während der Paarung gut verankert ist“, so Dr. Arnold Staniczek, Eintagsfliegenexperte und Kurator für aquatische Insekten am Naturkundemuseum Stuttgart.

Bedeutung für die Evolutionsforschung der Insekten

Der akrobatische Paarungsflug, kombiniert mit innerer Befruchtung und einer speziellen Körperhaltung, stellt eine außergewöhnliche Verhaltensweise und eine evolutionäre Neuerung der Eintagsfliegen dar. Die Studie zeigt, dass das männliche Geschlechtsorgan bei Eintagsfliegen im Gegensatz zu anderen Insekten paarig angelegt ist und während der Paarung eine Formänderung durchläuft, die zur Verankerung im Weibchen dient. Insgesamt bieten diese Erkenntnisse wertvolle Einblicke in die Fortpflanzungsbiologie der Eintagsfliegen und erweitern das Verständnis zur Evolution des Paarungsverhaltens bei Insekten.

Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart

Originalpublikation:

Stocker, F.C.B., Gamba, R., Van de Kamp, T., Hamann, E., Zuber, M., Vagovič, P., Staniczek, A.H. (2026): When mayflies have an erection: Functional morphology of the genitalia in Ecdyonurus (Insecta: Ephemeroptera: Heptageniidae). Insect Systematics and Diversity 10(2): ixag011.
DOI: https://www.doi.org/10.1093/isd/ixag011

Welche Rolle die Biodiversität für die Widerstandsfähigkeit von Mangrovenwäldern spielt

Fri, 13 Mar 2026 09:55:43 +0100

Mehr als 10.000 Quadratkilometer weit erstrecken sich Sundarbans über Bangladesch und Indien. Sie sind eines der letzten noch im Wesentlichen intakten Mangrovenökosysteme. Die Wälder bieten Lebensraum für zahlreiche gefährdete Arten, wie den für die Region charakteristischen Sundari-Baum, den vom Aussterben bedrohten Königstiger, das Salzwasserkrokodil und den Irrawaddy-Delfin. Die Sundarbans sind als UNESCO-Weltkulturerbe anerkannt.

Mangrovenwälder wie die Sundarbans sind zahlreichen Einflüssen ausgesetzt, darunter Brände, Stürme oder Krankheitserreger sowie Belastungen durch Aquakultur oder Forstwirtschaft und die Folgen des Klimawandel. Die Fähigkeit eines Ökosystems, sich von solchen natürlichen oder anthropogenen Störungen zu erholen, wird als ökologische Resilienz bezeichnet. Sie ist entscheidend für den Fortbestand und das Gleichgewicht von Mangrovenwäldern unter sich verändernden Bedingungen.

Um die Widerstandsfähigkeit der Sundarbans und die damit verbundenen Einflussfaktoren zu untersuchen und zu bewerten, nutzten die Forschenden satellitengestützte Messwerte für Pflanzenwachstum (Vegetationsindizes) sowie Biodiversitäts- und Umweltdaten. Mit Hilfe eines komplexen statistischen Modells konnten sie die Korrelation verschiedener Messgrößen für Artenvielfalt und Umweltparameter mit Werten für die Widerstandsfähigkeit vergleichen.

Rolle von Artenreichtum und verschiedenen Mangrovenarten für die Widerstandfähigkeit

Die Berechnungen zeigten: In den Sundarbans wirken bis zu acht Umweltstressoren auf das Ökosystem ein. Dazu zählen: Zyklone, das Eindringen von Salzwasser, Hitze und eine verringerte Süßwasserverfügbarkeit während Trockenzeiten. Die Widerstandsfähigkeit der Mangrovenwälder gegenüber derartigen Störungen und Stress unterschied sich je nach Gebiet und Zone. Insgesamt jedoch verloren in den vergangenen Jahrzehnten 10 bis 15 Prozent der gesamten Sundarbans an Widerstandskraft, so die Ergebnisse der Forschenden.

Um derartigem Resilienz-Verlust zukünftig besser entgegenzuwirken, wollten die Forschenden verstehen, welche Rolle die Zahl der Arten (Artenreichtum) oder das Vorkommen verschiedener Mangrovenarten für die Widerstandfähigkeit spielen. Martin Zimmer und seine Mitautor:innen fanden ein Muster, das sie zuvor im Zusammenhang mit der Biodiversität als Treiber von Ökosystemprozessen und -eigenschaften entdeckt hatten. „Nach unseren Analysen spielt die bloße Anzahl der Arten, oft als Artenreichtum bezeichnet, nur eine untergeordnete Rolle, wenn es darum geht, die Widerstandsfähigkeit von Mangrovenwäldern vorherzusagen“, so der Mangrovenforscher.

„Die funktionelle und strukturelle Vielfalt, also beispielsweise wie vielfältig und komplex ein Mangrovenwald in Bezug auf Baumhöhe, Dichte, räumliche Anordnung und Wurzelform ist, hat einen größeren Einfluss auf die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems. Der Beitrag der Artenvielfalt ist daher eher indirekter Natur und erfolgt über die funktionellen und strukturellen Unterschiede zwischen verschiedenen Mangrovenarten“, erklärt Zimmer.

Neue Impulse für den Mangrovenschutz

Kürzlich trat Deutschland dem Anfang des Jahres von den Vereinten Nationen ratifizierten Meeresschutz-Abkommen (BBNJ) bei. Darin ist das sogenannte 30x30-Ziel verankert, demzufolge bis 2030 weltweit mindestens 30 Prozent der Meeres- und Landflächen wirksam unter Schutz stehen sollen.
Auf Grundlage ihrer Analysen formulieren die Forscher nun neue Empfehlungen, um die Widerstandsfähigkeit von Mangrovenwäldern und Küstengemeinden, deren Lebensunterhalt und Wohlergehen von ihnen abhängt, gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels gezielt zu stärken und so diese Ökosysteme im Einklang mit dem 30x30-Ziel zu schützen. Aus ihren Analysen leiten die Forschenden nun neue Empfehlungen ab, um die Widerstandsfähigkeit von Mangrovenwäldern gegenüber Störungen und anhaltenden Stressfaktoren gezielt zu stärken und so diese wertvollen Lebensräume im Sinne des 30x30-Ziels zu schützen.

Martin Zimmer: „Anstatt beim Schutz oder der (Wieder-)Herstellung von Mangrovenwäldern einfach die Anzahl der verschiedenen Arten zu erhöhen, sollten sich solche Bemühungen auf einige wenige standortspezifische dominante Mangrovenarten konzentrieren und diese durch funktionell unterschiedliche Arten ergänzen, um die strukturelle Vielfalt zu erhöhen.“

Ökosystem-CoDesign als wirkungsvolles Konzept

Dabei könne auch das am ZMT entwickelte Konzept des Ökosystem-CoDesigns zum Tragen kommen, meint Zimmer. Dem Ansatz zufolge würde die gezielte (Wieder)-Ansiedlung bestimmter Arten mit geeigneten Merkmalen davon abhängen, welche Eigenschaften, Prozesse oder Leistungen des Ökosystems gewünscht oder benötigt würden. „In diesem Fall geht es um die Widerstandsfähigkeit der Mangrovenwälder. In früheren Studien haben wir den Fokus auf die Kohlenstoffspeicherung oder die Produktivität von Mangrovenwäldern gelegt“, so der Forscher.

Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung

Originalpublikation:

Rahman MM, Zimmer M, Donato D, Liang J, Khan MNI, Weng Q. 2026. Functional composition and structural diversity enhance mangrove forest resilience in the Sundarbans. Nature Comm Earth Env. https://doi.org/10.1038/s43247-026-03305-5

Manche Nervenzellen sind für ALS und FTD besonders anfällig

Thu, 12 Mar 2026 11:15:59 +0100

Für ihre Studie untersuchte das Forschungsteam um Prof. Karin Danzer Gehirngewebe verstorbener Patientinnen und Patienten mit ALS, einer Mischform von ALS und FTD sowie von Menschen, die zu Lebzeiten keine neurologischen Symptome gezeigt hatten. Alle Proben stammten aus dem „motorischen Kortex“, ein Bereich der Hirnrinde, der für die Steuerung von Bewegungen zuständig ist. Insgesamt wurden mithilfe ausgeklügelter Technik Nervenzellen von rund 80 Personen aus Deutschland, den Niederlanden, Schottland und den USA analysiert.

„Bei ALS wie auch bei der Mischform aus ALS und FTD treten Ablagerungen von TDP-43 in unterschiedlichen Hirnregionen auf. Für Bewegungsstörungen ist allerdings vor allem der motorische Kortex entscheidend, deswegen haben wir uns auf dieses Areal konzentriert“, erläutert Karin Danzer, Forschungsgruppenleiterin am DZNE-Standort Ulm und am Universitätsklinikum Ulm. Die Forschenden fanden heraus, dass die dortigen Nervenzellen nicht alle gleichermaßen betroffen sind. „Die Protein-Aggregate kommen vorwiegend innerhalb exzitatorischer Zellen vor, also in solchen Nervenzellen, die der Weiterleitung und Verstärkung von Nervensignalen dienen. Diese Zellen scheinen besonders anfällig zu sein. Man spricht hier von selektiver Vulnerabilität. Das ist ein Phänomen, das im Feld schon lange bekannt ist. Innerhalb der betroffenen Nervenzellen haben wir wiederum fünf Untergruppen gefunden. Jede davon ist in spezifischer Weise von der Erkrankung beeinträchtigt“, so Danzer.

Krankheitsmechanismen

Die Befunde beruhen auf dem „Transkriptom“ betroffener Nervenzellen. Dieser molekulare Fingerabdruck gibt Aufschluss darüber, welche Gene in betroffenen Zellen aktiv sind und ermöglicht daher krankhafte Prozesse in verschiedenen Zellen zu unterscheiden. „Unsere Daten liefern Einblicke in Krankheitsmechanismen und damit Hinweise auf mögliche Ansatzpunkte für die Therapie-Entwicklung. Man erkennt beispielsweise, wie die Aktivität bestimmter Gene abhängig vom Zelltypus verändert ist. Die Beobachtung, dass nicht alle Nervenzellen gleichermaßen betroffen sind, lässt vermuten, dass künftige Therapien auf bestimmte Zelltypen zugeschnitten werden müssen, um die Erkrankung wirksam zu bekämpfen“, sagt Danzer.

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen

Originalpublikation:

Ruf, W.P., Kühlwein, J.K., Meier, L. et al. Multi-modal dissection of cell-type specific TDP-43 pathology in the motor cortex. Nat Commun (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-69944-6

Vertrautheit beeinflusst die Kommunikation von Zebrafinken

Thu, 12 Mar 2026 09:45:47 +0100

Unterhaltungen zwischen guten Freunden sind oft ungezwungen. Man ist auf einer Wellenlänge und Antworten kommen meist ganz von selbst. Eine ähnliche Harmonie findet man bei miteinander vertrauten Zebrafinken. Der Austausch von Kontaktrufen folgt dann einem deutlich anderen Rhythmus, als wenn die geselligen Singvögel mit einem fremden Artgenossen kommunizieren. Forschende des Max-Planck-Instituts für biologische Intelligenz konnten nun zeigen, dass sozialer Kontext die Aktivität der an vokaler Kommunikation beteiligten Nervenzellen beeinflusst und wie die resultierenden Kommunikationsmuster im Gehirn gesteuert werden.

Angeborene Flexibilität

Zebrafinken zählen zu den am besten untersuchten Singvogelarten. Vor allem für den Bereich der Neurowissenschaften sind die männlichen Tiere interessant, da sie das Singen ganz ähnlich lernen, wie Menschen das Sprechen – durch Zuhören und durch das Nachahmen von Artgenossen. Zebrafinken nutzen neben ihrem Gesang aber auch kurze Kontaktrufe, welche Männchen und Weibchen gleichermaßen von Geburt an beherrschen. Frühere Studien konnten bereits zeigen, dass die Tiere mit vertrauten Artgenossen häufiger und regelmäßiger per Ruf kommunizieren, als mit fremden Tieren. Wie das Gehirn aber zwischen vertrauten und fremden Rufen unterscheidet und wie Antworten entsprechend beeinflusst werden, blieb bislang unklar.

Ein Team unter der Leitung von Daniela Vallentin und Jonathan Benichov spielte Zebrafinken die Rufe von bekannten und unbekannten Artgenossen vor. Die Ergebnisse waren eindeutig: Die Vögel antworteten häufiger, schneller und zuverlässiger auf bereits bekannte Rufe. Zusätzlich wurde untersucht, was während dieser Interaktionen im Gehirn vor sich ging: „Wir konnten zeigen, dass das Gehirn von Zebrafinken auf einen vertrauten Ruf anders reagiert, als auf den Ruf eines unbekannten Artgenossen“, sagt Carlos Gomez-Guzman, Doktorand und Erstautor der Studie. „Eine der Überraschungen war das schiere Ausmaß der neuronalen Aktivität: In HVC – eine Region, die eigentlich maßgeblich für die Steuerung des Gesangs verantwortlich ist – reagierten mehr als 70 % aller Nervenzellen grundsätzlich auf Rufe von Artgenossen.“ Dies zeigt deutlich, dass dieser Gehirnbereich auch angeborene, soziale Rufe aktiv verarbeitet. Interneurone, ein Nerventyp, der durch Hemmung anderer Nervenzellen steuern kann, ob und wann ein Vogel antwortet, sind deutlich stärker und länger aktiv, wenn der Rufende bekannt ist. „Es ist nicht so, dass der Ruf eines Freundes anders klingt”, betont Gomez-Guzman, „aber wenn der Rufende erkannt wird, spiegelt sich die soziale Bindung zwischen den Vögeln eindeutig auch in der Reaktion des Gehirns wider.“

Wie das Gehirn die Kommunikation „stimmt“

Zebrafinken sind für die Wissenschaft quasi ein Fenster in die neuronale Welt der vokalen Kommunikation. Ganz ähnlich wie in menschlichen Dialogen antworten Zebrafinken auf Rufe von Artgenossen, und das in der Regel in weniger als einer halben Sekunde. Anders als erlernte Worte, aus denen eine menschliche Antwort besteht, sind Kontaktrufe bei Vögeln allerdings angeboren und unveränderlich, klingen also bei allen Artgenossen mehr oder weniger gleich. Was aber variieren kann, ist der Einsatz dieser Rufe, also wann und wie schnell ein Zebrafink zurückruft.

Um zu verstehen, was im Gehirn geschieht, wenn solche Ruf-Interaktionen stattfinden, zeichnete das Team die Aktivität einzelner Nervenzellen im Gesangszentrum HVC auf, während die Vögel bekannte und unbekannte Rufe hörten. In diesem Gehirnareal finden sich Projektionsneuronen, die Signale an andere an der Gesangs- und Stimmproduktion beteiligten Gehirnregionen weiterleiten. Diese sind mit Interneuronen vernetzt, welche durch ihre hemmende Wirkung auf die Projektionsneuronen beeinflussen können, ob diese ihre Signale Richtung Muskulatur weiterleiten können und somit, wann und ob der Vogel einen Ruf auslöst. Beide Typen von Nervenzellen reagierten auf bekannte sowie unbekannte Rufe. Die hemmenden Interneuronen zeigten allerdings eine klare Präferenz für bekannte Rufe und reagierten deutlich intensiver und länger auf diese. Außerdem konnte ein Zusammenhang zwischen der neuronalen Reaktion und Timing der Antwort auf den gehörten Ruf gezeigt werden, was auf einen regulierenden Effekt der Interneuronen auf die Projektionsneuronen hindeutet.

„Die Intensität der neuronalen Reaktion gemessener Interneuronen deckte sich weitgehend mit der Schnelligkeit und Zuverlässigkeit der folgenden Antwort”, sagt Gomez-Guzman. „Mit Hilfe von KI und Machine Learning konnten wir allein anhand der Aktivität gemessener Interneuronen bekannte von unbekannten Kommunikationspartnern unterscheiden. Das bedeutet, dass nicht nur erlernte Gesänge, sondern auch angeborene Verhaltensweisen zu einem gewissen Grad flexibel sind, um sich an soziale Situationen und Kommunikationspartner anpassen zu können.“ Diese Ergebnisse werfen faszinierende Fragen auf: Muss dieses präzise soziale Timing von den Tieren gelernt werden? Wie sind die entsprechenden Gehirnbereiche mit anderen, evolutionär älteren Hirnregionen verknüpft und wie interagieren diese Regionen miteinander? Die Beantwortung dieser Fragen könnte dabei helfen zu verstehen, wieso manche Arten so viel besser mit Hilfe von Vokalisationen kommunizieren können als andere, Einblicke in die kognitiven Anforderungen vokaler Interaktionen geben und letztendlich vielleicht sogar, wieso uns Unterhaltungen mit vertrauten Menschen oft so selbstverständlich und mühelos erscheinen.

MPI für biologische Intelligenz

Originalpublikation:

Carlos M. Gomez-Guzman, Daniela Vallentin & Jonathan I. Benichov: Social familiarity strengthens neural and vocal responses to conspecific calls in zebra finches, PLOS Computational Biology, online 11 March 2026, https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1014024