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Auch Fische machen tagsüber ein Nickerchen

Wed, 13 May 2026 12:10:11 +0200

Menschen und andere Säugetiere durchlaufen klar unterscheidbare Schlafphasen. Eine davon ist leicht an den schnellen Augenbewegungen hinter geschlossenen Lidern zu erkennen, die ihr ihren Namen geben: REM-Schlaf (Rapid Eye Movement). In diesem Zustand erleben wir unsere lebhaftesten und intensivsten Träume.

Ob auch andere Tiere als Säugetiere ähnliche Schlafphasen haben, insbesondere einen durch Augenbewegungen gekennzeichneten Schlaf, wird in der Forschung seit Langem diskutiert. Forschende am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen haben nun erstmals eine komplexe Schlafarchitektur bei Fischen nachgewiesen. Bereits bekannt war, dass die meisten Knochenfische, darunter auch der Modellorganismus Zebrabärbling (Danio rerio), mehrminütige inaktive Phasen durchlaufen, in denen sie weniger auf Reize reagieren. Die neue Studie zeigt, dass sich diese Ruhephasen voneinander unterscheiden: Die Forschenden identifizierten drei Schlafarten mit jeweils charakteristischen Augenbewegungen sowie eine vierte Art ohne jegliche Augenbewegungen.

Untersuchung frei schwimmender Fische

Frühere Studien hatten gelegentliche Augenbewegungen bei Fischen während kurzer Ruhephasen bemerkt, aber bislang fehlte eine systematische Untersuchung dieser während des natürlichen, unbeeinflussten Schlafs. „Ich war verblüfft, als ich zum ersten Mal sah, wie sich die Augen der Fische auf so charakteristische Weise bewegten“, sagt Vikash Choudhary, der zusammen mit Charles Heller Erstautor der Studie ist. Der Erfolg ist einem neuen experimentellen Aufbau zu verdanken, erklärt Choudhary: „Besonders an unserem Ansatz, ist, dass wir als erste gleichzeitig Augen- und Körperbewegungen über einen vollen 24-Stunden-Zeitraum bei frei schwimmenden Fischen aufgezeichnet haben.“ Dies wurde durch ein spezielles Tracking-Mikroskop ermöglicht, das die Larven von Zebrafischen verfolgt, während sie sich ungehindert bewegen. Da die Gehirne von Zebrafischlarven transparent sind, kann das Mikroskop zusätzlich die gesamte Gehirnaktivität in Echtzeit erfassen.

Mittels dieser Methodenkombination stellt das Team fest, dass jeder Ruhezustand einem eigenen Tagesrhythmus folgt: Schlaf ohne sichtbare Augenaktivität tritt überwiegend in der Nacht auf. Von den drei Ruhezuständen mit Augenbewegung (quiescence with eye movement, abgekürzt QEM) kommt einer hauptsächlich nachts vor, während ein anderer in den frühen Morgenstunden gehäuft zu beobachten ist. Bemerkenswerterweise tritt QEM-1, der häufigste der QEM-Zustände, fast ausschließlich tagsüber auf. Dies ist umso überraschender, als Fische in QEM-1 nur schwer zu wecken sind, was sie zu einer leichten Beute für Fressfeinde macht.

Artenübergreifende Schlafphasen

Während dieses Tagschlafs ist die Gehirnaktivität großflächig reduziert. Zusammen mit anderen typischen Schlafmerkmalen in Verhalten und neuronaler Aktivität bestätigt dies, dass QEM-1 tatsächlich ein Schlafzustand ist, am ehesten vergleichbar mit einem Nickerchen. Zudem folgt die Gehirnaktivität festgelegten Mustern, anhand derer man vorhersagen kann, wie lange ein Fisch bereits geschlafen hatte und wann er aufwachen wird. Zusätzliche Experimente unter verschiedenen Lichtbedingungen zeigten, dass die Schlafarchitektur durch das Zusammenspiel der inneren biologischen Uhr und der Lichteinwirkung gesteuert wird. Bemerkenswerterweise konnten alle vier Schlafzustände und ihre Architektur auch bei zwei verwandten Danio-Arten beobachtet werden. Dies deutet darauf hin, dass diese Schlafarchitektur evolutionär schon recht früh entstanden sein könnte.

Die Ergebnisse werfen zahlreiche weitere Fragen auf. Beispielsweise ist unklar, ob die Augenbewegungen eine Funktion erfüllen oder lediglich ein Nebenprodukt neuronaler Aktivität sind. „Uns interessiert nun besonders, welche Rollen die verschiedenen Schlafphasen spielen”, sagt Jennifer M. Li, die gemeinsam mit Drew Robson das Labor leitet, in dem die Studie durchgeführt wurde. „Schlaf ist für viele Prozesse wichtig, von der Reaktivierung von Erinnerungen bis zur Entsorgung von Abfallprodukten, aber wir verstehen noch nicht vollständig das Warum und den zeitlichen Ablauf. Zebrafische mit ihren transparenten Gehirnen bieten uns ausgezeichnete Möglichkeiten, dies zu erforschen.” Die Forschenden untersuchen nun die neuronale Aktivität während des Nachtschlafs genauer, um die Mechanismen und Funktionen der unterschiedlichen Schlafphasen besser zu verstehen.

Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Originalpublikation:

Choudhary, V., Heller, C.R., Aimon, S. et al. Eye movement kinematics reveal novel circadian organization of sleep substates. Nat Commun 17, 4068 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72222-0

KI-Modell macht Entwicklungswege biologischer Zellen nachvollziehbar

Wed, 13 May 2026 11:48:46 +0200

Wie wird aus einer unreifen Zelle eine Pigmentzelle, eine Nervenzelle oder eine Blutzelle? Moderne Einzelzellmethoden können sehr genau erfassen, welche Gene in einzelnen Zellen aktiv sind. Daraus lässt sich ableiten, wie sich Zellen während der Entwicklung verändern. Was bisher jedoch nur begrenzt möglich war: vorherzusagen, welche regulatorischen Gene diese Entwicklung antreiben – und was passiert, wenn einzelne dieser Gene ausgeschaltet werden.

Ein Team um Prof. Fabian Theis, Direktor des Computational Health Center (CHC) bei Helmholtz Munich und Professor an der TUM, sowie Tatjana Sauka-Spengler, Ph.D., Investigator am Stowers Institute for Medical Research, hat mit RegVelo ein KI-basiertes Modell entwickelt, das diese Lücke schließt: RegVelo erkennt aus Einzelzelldaten, welche Gene in einer Zelle gerade aktiv werden oder zur Ruhe kommen. Zugleich berücksichtigt das Modell, welche Gene regulierend auf andere Gene wirken. Durch die Kombination datengetriebenen Lernens mit einer expliziten Darstellung genregulatorischer Netzwerke bildet RegVelo ein hybrides Modell, das statistische Inferenz mit mechanistischen Einblicken verbindet. So kann RegVelo Entwicklungswege von Zellen nicht nur nachzeichnen; es simuliert auch, wie sich diese Wege verändern, wenn regulatorische Schalter anspringen oder aufhören zu wirken.

RegVelo betrachtet Gene als Teil eines Netzwerks

Der Ansatz baut auf der sogenannten RNA-Velocity auf: Dabei wird aus Einzelzelldaten abgeschätzt, in welche Richtung sich eine Zelle voraussichtlich entwickelt. Grundlage dafür ist ein Vorgang, der bei jedem aktiven Gen abläuft. Zunächst entstehen unreife RNA-Kopien, die anschließend weiterverarbeitet werden. Aus dem Verhältnis von unreifer und verarbeiteter RNA lässt sich bestimmen, ob die Aktivität eines Gens gerade zu- oder abnimmt. Bisherige Modelle betrachteten diese Dynamik für jedes Gen einzeln. RegVelo erweitert diese Ansätze, indem es RNA-Velocity mit genregulatorischen Interaktionen integriert und so ein hybrides, netzwerkbasiertes dynamisches Modell erzeugt.

„Was diese Arbeit besonders stark gemacht hat, war die Kombination komplementärer Stärken – hochauflösender genregulatorischer Netzwerke aus unserem Labor und der dynamischen Trajektorien- und Netzwerkmodellierung aus dem Team von Fabian Theis“, sagte Sauka-Spengler. „RegVelo entstand aus der Integration dieser beiden Perspektiven in ein gemeinsames Framework.“

Die methodische Herausforderung beschreibt Weixu Wang, Doktorand am CHC und Erstautor der Studie: „Um das Netzwerk berücksichtigen zu können, mussten wir ein mathematisches Modell entwickeln und sorgfältig prüfen, ob es in unterschiedlichen biologischen Systemen robuste Vorhersagen liefert.“ Tatsächlich konnte RegVelo in mehreren Testsystemen – darunter Zellzyklus, Blutbildung und die Entwicklung von Pankreaszellen – bekannte Entwicklungsverläufe und Regulatoren nachvollziehen. Besonders ausführlich untersuchten die Forschenden die Entwicklung von Neuralleistenzellen im Zebrafisch. Aus ihnen entstehen während der Embryonalentwicklung unter anderem Pigmentzellen, Nervenzellen und Teile des Kopfgewebes. RegVelo identifizierte bereits bekannte Regulatoren der Zellentwicklung im Zebrafisch – und wies die Forschenden zusätzlich auf bislang weniger bekannte Kandidaten hin.

Ein Schritt hin zu virtuellen Zellmodellen

„RegVelo macht sichtbar, welche Folgen es für den Entwicklungsweg der Zelle hat, wenn ein bestimmter genetischer Regulator ausgeschaltet wird – und welche Gene und Netzwerke daran beteiligt sind“, sagt Weixu Wang. So lassen sich aus Einzelzelldaten überprüfbare Vorhersagen ableiten, etwa welche genetischen Regulatoren eine bestimmte Zellentwicklung fördern, bremsen oder umlenken.

Für Fabian Theis weist die Studie damit über die einzelne Anwendung hinaus: „RegVelo ist ein Schritt hin zu virtuellen Zellmodellen, mit denen wir künftig besser verstehen wollen, wie sich Zellen in unterschiedlichen Differenzierungskontexten verhalten und wie sie auf gezielte genetische Veränderungen reagieren. Solche hybriden Modelle, die datengetriebene KI mit mechanistischen biologischen Strukturen verbinden, könnten entscheidend sein, um in der Biologie von der Beschreibung zur Vorhersage zu gelangen.“ Das sei zunächst Grundlagenforschung, könne „langfristig aber helfen, krankheitsrelevante Zellzustände besser zu verstehen und mögliche Ansatzpunkte für neue Therapien zu finden“, so Theis’ Resümee.

Helmholtz Munich

Originalpublikation:

Wang et al., 2026: RegVelo: gene-regulatory-informed dynamics of single cells. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2026.04.022

Menschliche Geburt ist nicht einzigartig schwierig unter Säugetieren

Wed, 13 May 2026 11:44:02 +0200

Die menschliche Geburt wird seit Langem als besonders schwierig angesehen. Eine gängige Erklärung ist das sogenannte "obstetrische Dilemma": Der aufrechte Gang und das große Gehirn des Menschen führen zu einem engen Verhältnis zwischen Kind und mütterlichem Becken. Dies gilt als Grund dafür, dass Geburten beim Menschen besonders riskant sind. Diese Annahme wurde jedoch bislang kaum anhand von Daten zu Geburtsergebnissen anderer Säugetiere überprüft.

Blick über den Menschen hinaus

In der neuen Studie wertete Nicole Grunstra vom Department für Evolutionsbiologie der Universität Wien eine Vielzahl wissenschaftlicher Arbeiten aus und stellte Daten zu Geburtskomplikationen bei Säugetieren zusammen. Die Analyse umfasste Haustiere wie Kühe und Schafe ebenso wie wild lebende Arten unter natürlichen Bedingungen, etwa Robben und Hirsche.

Ziel war es zu klären, ob der Mensch tatsächlich eine Ausnahme darstellt – oder ob schwierige Geburten im Tierreich weiter verbreitet sind.

Geburtskomplikationen bei Säugetieren

Die Ergebnisse zeigen, dass Geburtsprobleme nicht auf den Menschen beschränkt sind. Sie treten bei vielen plazentalen Säugetierarten auf, auch in freier Wildbahn, wo die natürliche Selektion solche Risiken eigentlich verringern sollte. Selbst bei Walen und Delfinen kann es vorkommen, dass Kälber während der Geburt stecken bleiben – obwohl diesen Arten ein knöchernes Becken fehlt.

Bei einigen Arten, wie beispielsweise Hirschen und Antilopen, sind die Raten von Geburtskomplikationen und weiblicher Sterblichkeit mit denen beim Menschen, etwa Jägerinnen und Sammlerinnen ohne moderne medizinische Versorgung, vergleichbar. Auch die Formen der Geburtsstörungen und ihre Ursachen ähneln sich. Ein enges Verhältnis zwischen Fötus und Geburtskanal findet sich beispielsweise häufig bei Arten, die große und weit entwickelte Jungtiere zur Welt bringen, etwa bei Affen, Huftieren und Elefanten. Zudem kann Überernährung dazu führen, dass Föten beim Menschen, bei anderen Primaten und bei Nagetieren besonders groß werden.

Warum die Evolution das Problem nicht beseitigt

Wenn Geburtskomplikationen zum Tod von Mutter und Nachwuchs führen können – warum hat die Evolution dieses Problem nicht beseitigt? Die Studie legt nahe, dass hier ein evolutionärer Zielkonflikt besteht. Größere Jungtiere haben oft bessere Überlebenschancen nach der Geburt, sind aber auch schwieriger zur Welt zu bringen. Dadurch entsteht ein schmaler Spielraum: Ist das Neugeborene zu klein, kann es kurz nach der Geburt sterben (z. B. durch Krankheiten); ist es zu groß, kann es während der Geburt sterben.

Bei Arten, die mehrere – meist kleinere – Jungtiere gleichzeitig bekommen, etwa Hunde oder Schweine, zeigt sich ein weiterer Zielkonflikt. Sowohl sehr kleine als auch sehr große Würfe erhöhen das Risiko von Geburtskomplikationen. Kleine Würfe führen zu größeren Jungtieren, die stecken bleiben können, während große Würfe viele kleine Föten umfassen, die ungünstig liegen und den Geburtskanal blockieren können.

Diese Muster erklären, warum Geburtsprobleme selbst in natürlichen Populationen bestehen bleiben.

Eine neue Perspektive auf die menschliche Geburt

Die Ergebnisse ordnen die menschliche Geburt in einen breiteren evolutionären Zusammenhang ein. Statt einzigartig schwierig zu sein, folgt sie offenbar einem biologischen Muster, dass viele Säugetiere teilen. Beim Menschen ergibt sich das enge Verhältnis zwischen Kind und Geburtskanal aus der Kombination eines großen Gehirns mit einem an den aufrechten Gang angepassten Becken, während andere Arten vor eigenen Herausforderungen stehen. Kühe, Pferde und Hirsche müssen ihre Jungen beispielsweise mit Kopf und Vordergliedmaßen gleichzeitig durch ein relativ unflexibles Becken zur Welt bringen.

Die Studie stellt langjährige Annahmen infrage und unterstreicht den Wert des Vergleichs zwischen Menschen und anderen Arten. Sie rückt die menschliche Geburt aus der Rolle einer Ausnahme heraus und zeigt sie als Teil einer umfassenderen evolutionären Landschaft, in der Geburten für Säugetiermütter und ihren Nachwuchs riskanter sind als oft angenommen.

Universität Wien

Originalpublikation:

Grunstra, Nicole D. S. Humans are not unique: difficult birth is common in placental mammals. Biological Reviews, 2026. DOI: 10.1002/brv.70174, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/brv.70174

Doppelt hält besser: Molekularer Kleber bindet Krebsproteine an zwei Abbausysteme gleichzeitig

Wed, 13 May 2026 11:37:48 +0200

Die meisten Medikamente wirken, indem sie ein Protein hemmen – sie blockieren seine Funktion, lassen das Protein selbst aber bestehen. Der gezielte Proteinabbau (englisch: targeted protein degradation) verfolgt einen anderen Ansatz: Er nutzt die Qualitätskontrolle der Zelle, um schädliche Proteine komplett abzubauen. Dazu bringen sogenannte „Degrader“-Moleküle ein Zielprotein in die Nähe einer E3-Ligase. Dieses Enzym markiert das Protein für den Abbau durch das zelluläre Recyclingsystem, das Proteasom. Besonders spannend ist dieser Ansatz, weil er auch Proteine angreifbar macht, die sich nur schwer direkt hemmen lassen. Und weil er nicht nur deren Aktivität, sondern auch ihre strukturelle Rolle in der Zelle ausschaltet.

Eine neue Ebene der Kontrolle

Bisher hatten die meisten dieser Wirkstoffe jedoch einen Haken: Sie nutzten jeweils nur eine einzige E3-Ligase. Fällt dieser Weg aus – etwa durch Mutationen oder Anpassungen von Krebszellen – kann das Medikament wirkungslos werden. Diese Schwachstelle zu überwinden, ist eine zentrale Herausforderung in der Forschung.

In ihrer aktuellen Studie untersuchten Forschende aus der Gruppe von Georg Winter am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin und AITHYRA – beides Institute der Österreichischen Akademie der Wissenschaften – gemeinsam mit dem Team von Alessio Ciulli am Centre for Targeted Protein Degradation (CeTPD) in in Dundee, Schottland, ein kleines Molekül, das auf die Proteine SMARCA2/4 abzielt. Diese spielen als zentrale Bestandteile eines Chromatin-Komplexes eine wichtige Rolle bei der Regulation von Genen und sind häufig an Krebs beteiligt.

Dabei machten die Forschenden eine überraschende Entdeckung: Das Molekül nutzt nicht nur eine, sondern gleich zwei verschiedene E3-Ligasen. Beide Wege können unabhängig voneinander den Abbau des Zielproteins auslösen, und erst wenn beide ausgeschaltet werden, stoppt der Abbauprozess vollständig.

Zwei Wege, ein Ziel

Dieses Prinzip funktioniert wie ein eingebautes Backup-System: Wenn ein Abbauweg blockiert ist, übernimmt der andere. Solche Redundanz ist in biologischen Systemen weit verbreitet, in der Wirkstoffentwicklung jedoch bislang selten. Er könnte entscheidend dazu beitragen, Therapien stabiler zu machen.

Wie genau dieser Mechanismus funktioniert, konnten die Forschenden mit einer Kombination aus genetischen, biophysikalischen und strukturellen Methoden aufklären. Das Molekül bringt das Zielprotein gezielt mit einer E3-Ligase zusammen und bildet einen hochspezifischen Komplex. Gleichzeitig kann es aber auch eine zweite Ligase rekrutieren und so einen alternativen Weg zum gleichen Ergebnis eröffnen.

Feinabstimmung der zellulären Entsorgung

Durch kleine chemische Veränderungen am Molekül können die Forscher beeinflussen, welche der beiden Ligasen bevorzugt genutzt wird. Auch minimale genetische Unterschiede in den Ligasen selbst spielen eine Rolle, wodurch sich die doppelte Rekrutierung gezielt steuern lässt.

„Wenn ein einzelnes Molekül mehrere Abbauwege gleichzeitig aktivieren kann, entsteht eine Art eingebaute Redundanz“, erklärt Georg Winter, korrespondierender Co-Autor der Studie, Life Science Director bei AITHYRA und Adjunct Principal Investigator am CeMM. „Das könnte helfen, eines der größten Probleme aktueller Degrader-Therapien zu überwinden – nämlich ihre Anfälligkeit für Resistenzen.“

„Das ist eine außerordentlich wichtige Entwicklung“, sagt Alessio Ciulli, ebenfalls korrespondierender Co-Autor der Studie und Direktor des CeTPD. „Die strukturellen Details, die wir hier gewinnen konnten, sind bemerkenswert. Wir können genau erkennen, wie dieses kleine Molekül einen neuen molekularen Handschlag zwischen Proteinen erzeugt, die normalerweise nicht miteinander interagieren würden. Da wir chemisch steuern können, welches Enzym die eigentliche Arbeit übernimmt, eröffnet sich für medizinische Chemiker:innen ein neuer Ansatz bei der Entwicklung der nächsten Generation von Krebsmedikamenten. Die Zusammenarbeit unserer beiden Gruppen hat sich erneut als starke Triebkraft für grundlegende wissenschaftliche Entdeckungen erwiesen.“

Die Bedeutung dieser Entdeckung reicht über ein einzelnes Zielprotein hinaus. Gerade in der Krebstherapie entstehen Resistenzen häufig dadurch, dass Zellen Wege finden, die Wirkmechanismen von Medikamenten zu umgehen. Wenn ein Wirkstoff jedoch mehrere Abbaupfade gleichzeitig nutzt, wird es für die Zelle deutlich schwieriger, sich anzupassen.
Insgesamt erweitert die Studie das Verständnis der gezielten Protein-Degradation grundlegend. Sie zeigt, dass zukünftige Medikamente nicht nur präzise, sondern auch besonders widerstandsfähig konzipiert werden könnten – und damit langfristig wirksamer bleiben.

CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Originalpublikation:

Spiteri, V.A., Segal, D., Correa-Sáez, A. et al. Dual E3 ligase recruitment by monovalent degraders for tunable SMARCA 2/4 degradation. Nat Chem Biol (2026). doi.org/10.1038/s41589-026-02224-y

Korallenriffe um Hainan: Lokale Belastungen verstärken Klimafolgen – integriertes Land-Meer-Management bietet Chancen

Wed, 13 May 2026 11:32:27 +0200

Ein Forschungsteam unter Leitung der Hainan University, gemeinsam mit u.a. der National University of Singapore (NUS) und dem Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), untersuchte über einen Zeitraum von 20 Jahren (2000 bis 2020) insgesamt 102 Riffstandorte in den Gewässern rund um die Insel Hainan. Die Analyse dokumentiert einen durchschnittlichen Rückgang der lebenden Korallenbedeckung um 40 Prozent.

Mittels statistischer Modellierungen wurde der Einfluss verschiedener Stressfaktoren quantifiziert. Demnach erklärten lokale Belastungen durch den Menschen – insbesondere Überfischung, Nährstoffeinträge aus Landwirtschaft und Aquakultur und zunehmende Küstenbebauung – den Großteil (73%) der regionalen Unterschiede im Korallenrückgang. Gleichzeitig bleibt der Klimawandel ein zentraler Faktor: Steigende Wassertemperaturen schwächen die Widerstandsfähigkeit der Riffe und machen sie anfälliger für zusätzliche Belastungen.

„Unsere Analyse ergab, dass Überfischung, Stickstoffabflüsse aus der Aquakultur und der Landwirtschaft sowie die Ausdehnung der Städte nicht nur zusätzliche Bedrohungen darstellen, sondern hauptsächlich verantwortlich sind für den Zusammenbruch der Riffe in dieser Region während des untersuchten Zeitraums“, erklärt Studienleiter Hongwei Zhao von der Hainan University.

Die Studie zeigt zudem regionale Unterschiede in den Abbauprozessen der Riffe:

• Ost-Hainan: Überfischung und steigende Nährstoffeinträge aus Aquakultur und Landwirtschaft begünstigten einen Übergang von korallendominierten zu algenreichen Systemen.

• Süd-Hainan: Urbanisierung und stark wachsender Tourismus führten zu erhöhten Abwassereinträgen, Sedimentation und Habitatverlust.

• Xisha-Inseln: Ausbrüche des Dornenkronenseesterns, der Steinkorallen frisst, verursachten großflächige Schäden.

Integriertes Management vor Ort verbindet Maßnahmen an Land und im Meer, aber globale Klimaschutz-Maßnahmen bleiben unverzichtbar

Auf Basis dieser Ergebnisse entwickelte das Team den Rahmen für ein integriertes Küsten-Riff-Management (Integrated Coast Reef Management, ICRM). Der Ansatz verbindet Maßnahmen an Land und im Meer und umfasst quantitative Bewertungen, die Identifizierung von Stressfaktoren sowie maßgeschneiderte Strategien.

Dazu zählen eine adaptive Regulierung durch nachhaltiges Fischereimanagement, die Verringerung des Nährstoffabflusses aus der Aquakultur und der Landwirtschaft, die Bekämpfung von Dornenkronenseestern-Ausbrüchen und eine umweltfreundliche Küstenplanung.

Die Forschenden modellierten verschiedene Szenarien unter Verwendung des ICRM-Ansatzes und konnten so zeigen, dass ein gleichzeitiges Land- und Meeresmanagement die lebende Korallenbedeckung unter anhaltender globaler Erwärmung möglicherweise um das Zwei- bis Vierfache erhöhen könnte und einen Zusammenbruch der Riff-Kalzifizierung – also des Aufbaus stabiler Korallen-Kalkskelette aus gelöstem Kalziumkarbonat – verhindern könnte.

„Lokale Eingriffe wie die Reduzierung von Nährstoffeinträgen aus Aquakulturanlagen oder landwirtschaftlichen Düngemitteln sowie die Stärkung einer nachhalten Fischerei stellen kurzfristig umsetzbare Hebel dar“, betont Mitautor Tim Jennerjahn vom ZMT. „Sie ersetzen jedoch nicht die Notwendigkeit globaler Klimaschutzmaßnahmen.“

Riffschutz müsse zudem auf die lokalen sozioökologischen Bedingungen zugeschnitten sein, sagt Co-Autor Tong Liu von der NUS in Singapur. „Unser Rahmenkonzept bietet konkrete Maßnahmen für Entscheidungsträger – von der Präzisionslandwirtschaft über die Stärkung von Fischbeständen bis hin zur Ausweitung von Meeresschutzgebieten“, so der Forscher.

Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung

Originalpublikation:

Xu, H., Li, Y., Liu, T. et al. Impacts of local anthropogenic stressors outpace those of climate on coral reef collapse in the northern South China Sea. Nat Commun 17, 4136 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-70760-1

Arbeitsteilung unter Bakterien

Wed, 13 May 2026 11:01:53 +0200

Im Zentrum der Arbeit steht eine alte Frage der Mikrobiologie: Wie vermeiden Mikroben Konkurrenz, obwohl viele von ihnen ähnliche Ressourcen nutzen? Um das zu klären, baute ein Forschungsteam unter der Leitung von Sarah Moraïs von der Ben-Gurion University of the Negev in Beer Sheba und der Universität Greifswald künstliche mikrobielle Gemeinschaften auf. So konnten die Forschenden systematisch verfolgen, wie einzelne Arten ihr Proteom – die Gesamtheit aller produzierten Proteine – verändern, wenn sie allein oder gemeinsam mit anderen wachsen.

Das Ergebnis ist eindeutig: Sobald andere Mikroben anwesend sind, ändern Bakterien ihre Proteinproduktion deutlich und reproduzierbar. Jede Art reagiert dabei anders – je nachdem, mit welchem Partner sie zusammenlebt. Die Anpassungen betreffen nicht nur einzelne Stoffwechselwege, sondern das gesamte Proteom. Mikroben „erkennen“ ihre Nachbarn offenbar und reagieren gezielt auf sie.

Spezialisierung statt Konkurrenz
Diese Reaktionen verringern funktionelle Überschneidungen. In den meisten untersuchten Fällen reduzierten Bakterien Funktionen, die auch andere Arten übernehmen können. Lebenswichtige Kernprozesse blieben erhalten. Es entsteht eine Form der Arbeitsteilung: Statt alle möglichen Aufgaben parallel zu erfüllen, spezialisieren sich die Arten und nutzen die Leistungen ihrer Partner.

Diese Spezialisierung steigert offenbar die Effizienz der Gemeinschaft. Konsortien mit geringerer funktioneller Redundanz zeigten häufig eine höhere Gesamtproduktivität. Eine mögliche Erklärung: Die Mikroben sparen Energie, weil sie auf überflüssige Proteine verzichten, und profitieren zugleich von Stoffwechselprodukten anderer Arten.

Dynamische Nische, neue Anwendungen
Die Studie liefert damit eine mechanistische Erklärung für das ökologische Konzept der „realized niche“, der tatsächlich genutzten Nische eines Organismus. Mikroben passen ihre funktionelle Rolle dynamisch an ihre Gemeinschaft an. Ihr Proteinprofil wird zum molekularen Spiegel ökologischer Wechselwirkungen.

Die Ergebnisse zeigen: Mikrobielle Gemeinschaften entstehen nicht allein durch Konkurrenz. Sie beruhen auf aktiver, fein abgestimmter Anpassung. Diese Flexibilität ermöglicht es Mikroorganismen, Ressourcen effizient zu nutzen und stabile Gemeinschaften zu bilden. Das Wissen könnte helfen, natürliche Mikrobiome besser zu verstehen und synthetische mikrobielle Systeme gezielt zu entwickeln – etwa für Medizin, Landwirtschaft und Umwelttechnik.

Universität Greifswald

Originalpublikation:

Moraïs S, Mazor M, Amit I, Gerth P, Trautwein-Schult A, Maaß S, Grinshpan I, Shelly Y, Levin L, Becher D, Mizrahi I. Community context reshapes microbial proteomes and reduces functional overlap. Nat Microbiol. 2026 Apr 24. DOI: https://www.nature.com/articles/s41564-026-02310-w

„Die Humboldt-Professur ist eine Investition in die Zukunft“

Wed, 13 May 2026 10:53:00 +0200

Humboldt-Professur als strukturbildende Investition

„Die Humboldt-Professur würdigt wissenschaftliche Exzellenz, bisherige Erfolge und diejenigen, die von den Preisträger*innen noch erwartet werden: Sie ist eine sehr gute Investition in die Zukunft“, betonte Stiftungspräsident Robert Schlögl und hob in seiner Ansprache die nachhaltige, strukturbildende Wirkung der Humboldt-Professur heraus. Hochschulen können sich damit strategisch verstärken und im internationalen Wettbewerb profilieren: „Bisher konnten 135 Humboldt-Professor*innen an deutsche Hochschulen berufen werden. Und von diesen sind gut 90% auch nach Ablauf der Förderung weiter in Deutschland tätig. Um sie herum entstehen Zentren für exzellente, internationale, interdisziplinäre Forschung.“

Wissenschaftsfreiheit ist kein Naturgesetz

Wissenschaftsfreiheit als Grundvoraussetzung für vorbehaltloses Fragen werde bei uns gelebt, sei aber kein Naturgesetz, so Schlögl. „Wir müssen unsere Demokratie wehrhaft machen. Und wir brauchen weitreichende Maßnahmen in Politik und akademischen Einrichtungen, um unser Wissenschaftssystem zu stärken und gegen Angriffe resilient zu machen.“

Die Besten der Besten für Innovationen in Deutschland

Bundesforschungsministerin Dorothee Bär sagte bei der Preisverleihung: „Wissenschaft und Forschung sind eine unerschöpfliche Quelle an Ideen für Innovationen und Technologien, die unser Leben besser machen. Dafür steht die Hightech Agenda Deutschland, für die wir die Besten der Besten der Wissenschaft brauchen. Und dafür steht die Alexander von Humboldt-Professur. Ich gratuliere der diesjährigen Preisträgerin und den Preisträgern zu dieser großartigen Leistung. Sie haben sich aus fünf verschiedenen Ländern von vier Kontinenten entschieden, zu uns zu kommen. Das zeigt, dass Deutschland international ein hochattraktiver Wissenschaftsstandort ist. Mit über 80.000 internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sind wir bereits das zweitwichtigste Ziel weltweit nach den USA. Mit dem 1.000 Köpfe-Plus-Programm erhalten wir Deutschland als attraktives Zielland und sicheren Hafen der Wissenschaftsfreiheit."

Die Preisträger*innen der Alexander von Humboldt-Professur

• Sebastian Deindl, Strukturbiologie, wechselt von der Uppsala University, Schweden, an die Eberhard Karls Universität Tübingen.Die Forschungsergebnisse des Biophysikers sind sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Medizin von herausragender Bedeutung. Mit seiner Humboldt-Professur möchte die Universität Tübingen ihre internationale Spitzenposition in der Strukturbiologie weiter ausbauen.
• Simon Elsässer, Zellbiologie, wechselt vom Karolinska Institutet in Solna, Schweden, an die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Der Biochemiker zählt zu den führenden Experten für die technologische und methodische Weiterentwicklung der Epigenetik und synthetischen Biologie. An der Universität Freiburg möchte er den Forschungsschwerpunkt „Signale des Lebens“ stärken und ausbauen.
• Sahika Inal, Bioengineering, wechselt von der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi-Arabien, an die Technische Universität Dresden und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden. Sie forscht an der Schnittstelle von Materialwissenschaften, Biologie und Elektronik. Ihre Expertise soll in Dresden die noch bestehende Lücke im Bereich Bioelektronik zwischen molekularem Materialdesign, Gerätetechnik und biomedizinischer Umsetzung schließen.

• Christopher Barner-Kowollik, Chemie, wechselt von der Queensland University of Technology in Brisbane, Australien, an das Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
• Reinhard Maurer, Theoretische Chemie, wechselt von der University of Warwick, Vereinigtes Königreich, an die Georg-August-Universität Göttingen und das Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften.
• Michael Moehler, Philosophy, Politics, and Economics (PPE), wechselt von der Virginia Tech, USA, an die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.
• Michael Weber, Wirtschaftswissenschaften, wechselt von der University of Chicago, USA, an die ESMT Berlin (European School of Management and Technology).

Alexander von Humboldt-Stiftung

Die Navigationshilfe durch den Paragrafen-Dschungel: DSMZ-Forschende veröffentlichen Leitfaden zum Nagoya-Protokoll

Wed, 13 May 2026 10:45:12 +0200

Forschung findet in einem komplexen rechtlichen Rahmen statt. Das Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH hat jetzt zusammen mit einem internationalen Konsortium zwei global wegweisende Publikationen in der renommierten Fachzeitschrift „Sustainable Microbiology“ dazu veröffentlicht. Davide Faggionato sowie Melania Muñoz-García von der DSMZ sind die Erst-Autoren der Beiträge und Amber H. Scholz, Leiterin des DSMZ-Departments Science Policy & Internationalisation, ist korrespondierende Autorin. Der erste Beitrag „Richtlinie in der Praxis: Wie setzt man das Nagoya-Protokoll um?“ räumt mit gängigen Missverständnissen auf und bietet Forschenden aus aller Welt eine praktische Anleitung für den rechtssicheren Umgang mit biologischen Ressourcen.

Mikroorganismen sind der Motor für biotechnologische Innovationen
Mikroorganismen spielen eine zentrale Rolle für die biologische Vielfalt, die Funktionsfähigkeit von Ökosystemen und biotechnologische Innovationen, doch die Forschung an mikrobiellen genetischen Ressourcen wird zunehmend von einem komplexen Geflecht internationaler und nationaler rechtlicher Rahmenbedingungen geprägt. Die zwei neuen Beiträge gehen diese Herausforderung aus komplementären Blickwinkeln an: Die eine Publikation bietet eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Einhaltung des Nagoya-Protokolls, die andere gibt einen Überblick über das breitere regulatorische Umfeld, das mikrobielle Ressourcen regelt, einschließlich Regeln zum Zugang und Vorteilsausgleich, geistigem Eigentum, biologischer Sicherheit und sektorspezifischen Vereinbarungen.

Schluss mit „Take what you want!“
Die Zeiten kolonialer Forschungsexpeditionen sind längst vorbei. Seit Inkrafttreten des Nagoya-Protokolls ist der Zugang zu genetischen Ressourcen an klare Regeln geknüpft: Souveränitätsrechte der Ursprungsländer müssen respektiert und Gewinne fair geteilt werden. „Viele Wissenschaffende verwechseln das Nagoya-Protokoll noch immer mit dem Kyoto-Klimaprotokoll“, erklärt Dr. Amber H. Scholz. „Sie haben nur gemeinsam, dass beide in Japan verabschiedet wurden. Lebenswissenschaffende müssen in der Kenntnis über das Nagoya Protokoll sein.“ Denn Verstöße gegen ABS-Regeln (Access and Benefit-Sharing) können drastische rechtliche Konsequenzen haben.

Rechtssicherheit als Basis für Exzellenz
Ohne Nachweis der Compliance drohen heute die Ablehnung von Manuskripten durch Fachzeitschriften oder der Entzug von Fördergeldern. Die aktuellen Publikationen dienen als „Blaupause“, um diese Fallstricke zu vermeiden. Sie bieten Informationen und eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Praxis - von der Einholung der vorherigen Zustimmung (Prior Informed Consent) bis zur Festlegung einvernehmlicher Bedingungen (Mutually Agreed Terms).

Beitrag zu globaler Gerechtigkeit
Mit der Einhaltung dieser Regeln leistet die Mikrobiologie einen direkten Beitrag zum UN-Nachhaltigkeitsziel 15.6. Es geht um Forschung auf Augenhöhe, die den Schutz der Biodiversität und faire Kooperationen mit dem Globalen Süden fördert. Die Autoren der Beiträge unterstreichen damit ihre Rolle als kompetenter Partner für Wissenschaft und Industrie im Bereich der biologischen Sicherheit und Ethik.

Komplexer Rechtsrahmen der mikrobiologischen Forschung
Der zweite Beitrag („Policy Briefing: Vom Zugang zur Nutzung – Die internationalen Rechtsrahmen für mikrobielle Ressourcen entwirren“) erweitert den Blickwinkel über das Nagoya-Protokoll hinaus: Es wird erläutert, dass Mikrobiologen sich oft in einem komplexen Netz von Vorschriften zurechtfinden müssen, das das Übereinkommen über Biologische Vielfalt, das Nagoya-Protokoll, digitale Sequenzinformationen, das BBNJ-Abkommen über die biologische Vielfalt der Meere außerhalb der nationalen Hoheitsgewässer, den Internationalen Vertrag über pflanzengenetische Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft, CITES, das Internationale Pflanzenschutzübereinkommen, den WHO-Rahmenplan zur Pandemievorsorge, das WHO-Pandemieabkommen und den neuen WIPO-Vertrag über geistiges Eigentum, genetische Ressourcen und damit verbundenes traditionelles Wissen umfasst. Im Beitrag argumentieren die Autoren, dass Forschende und politische Entscheidungstragende einen prägnanten Überblick darüber benötigen, wie sich diese Rahmenwerke überschneiden und ergänzen, anstatt sie isoliert zu betrachten und zukünftig zu harmonisieren oder vereinfachen.

Gerechtere internationale Zusammenarbeit fördern
Gemeinsam zielen die beiden Publikationen darauf ab, eine rechtlich fundiertere, gerechtere und von internationaler Zusammenarbeit geprägte mikrobiologische Forschung zu fördern. Sie betrachten die Einhaltung von Vorschriften nicht als rein administrativen Aufwand, sondern als Teil einer verantwortungsvollen Wissenschaft, die die Herkunftsländer, indigene Völker und lokale Gemeinschaften sowie die übergeordneten Ziele des Schutzes der biologischen Vielfalt und der nachhaltigen Entwicklung achtet. Für weitere Informationen stehen die Forschenden des Departments Science Policy & Internationalisation des Leibniz-Instituts DSMZ unter https://research.dsmz.de/group/SPI/general-info zur Verfügung. Für Informationen zum Nagoya Protokoll benutzen Sie das DSMZ geleitete Projektwebseite: https://nagoyaprotocol-hub.de/

Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH

Originalpublikationen:

Faggionato D, Muñoz-García M, Kostic T, Ferrari ML, Vonaesch P, Poyet M, Portier P, Ryan MJ, Djeddour D, Stumptner C, Varese GC, Zuzuarregui A, Groussin M, Schloter M, Finn RD, Haas AS, Probert I, Verkley G, Overmann J, Scholz AH. Policy Briefing: from access to use—untangling the international legal frameworks that govern microbial resources. Sustainable Microbiology. Volume 3, Issue 1, 2026, qvag005. https://doi.org/10.1093/sumbio/qvag005

Faggionato D, Muñoz-García M, Kostic T, Ferrari ML, Vonaesch P, Poyet M, Portier P, Ryan MJ, Djeddour D, Stumptner C, Varese GC, Zuzuarregui A, Groussin M, Schloter M, Finn RD, Haas AS, Probert I, Verkley G, Overmann J, Scholz AH. Policy in practice: How to do the Nagoya Protocol: common misconceptions, challenges and best practices for access and benefit-sharing compliance. Sustainable Microbiology. Volume 3, Issue 1, 2026, qvag007. https://doi.org/10.1093/sumbio/qvag007

Wenn Kälteereignisse Korallen zum Bleichen bringen

Tue, 12 May 2026 13:04:17 +0200

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir Stressfaktoren für Korallen neu bewerten müssen. Nicht nur steigende Temperaturen sind eine Bedrohung, auch ungewöhnlich kaltes Wasser kann Korallenriffe massiv schädigen,“ erklärt Erstautor Dr. Takaaki K. Watanabe vom Institut für Geowissenschaften an der CAU.

Kälte als bislang unterschätzter Stressfaktor

Das internationale Forschungsteam analysierte in ihrer neuen Studie sowohl Hitze- als auch Kältestress in den indonesischen Meeren der vergangenen vierzig Jahre. Hitzestressereignisse, ausgelöst durch El Niño, haben im Untersuchungszeitraum deutlich zugenommen und betreffen größere Meeresgebiete. Kältestress hingegen tritt vor allem entlang den Küsten Sumatras und Javas auf, wenn ein so genannter positiver Indischer-Ozean-Dipol kaltes Tiefenwasser an die Oberfläche bringt. Diese Kälte-Ereignisse sind zwar räumlich begrenzter, erreichen jedoch oft höhere Intensitäten und dauern im Schnitt rund 20 Tage länger als Hitzeereignisse.

Korallen reagieren empfindlich auf Temperaturschwankungen

Tropische Korallenriffe sind die Ökosysteme, die am stärksten unter steigenden Temperaturen leiden. Korallen leben in einer Symbiose mit einzelligen Algen, die ihnen durch Photosynthese Nährstoffe liefern und ihre charakteristische Färbung verleihen. Weicht die Wassertemperatur über mehrere Wochen um mindestens 1 Grad Celsius von der mittleren Sommertemperatur ab, stoßen die Korallen diese Algen ab. Die Folge ist die Bleiche: Ohne ihre Algen verhungern die Korallen und sterben ab.
Doch auch ungewöhnlich kaltes Wasser hat Folgen für die empfindlichen Ökosysteme in den indonesischen Meeren. Die in der Studie ermittelten Kältestresswerte erreichten dabei Intensitäten, die mit den extremsten bisher dokumentierten Hitze-Ereignissen vergleichbar sind - darunter das vor Floridas Küsten im Jahr 2023, das dort zum funktionalen Aussterben bestimmter Korallenarten geführt hatte. „Überraschend ist, dass diese extremen Kälteereignisse in ihrer Stärke nahezu gleichbedeutend sind mit extremen Hitzewellen. Sie treten in Regionen auf, die bisher als Rückzugsräume galten, da die durch kaltes Wasser verursachte Bleiche bislang weitgehend übersehen wurde,“ sagt Professorin Miriam Pfeiffer, Leiterin der Arbeitsgruppe Paläontologie und Historische Geologie an der CAU und Sprecherin des DFG-Schwerpunktprogrammes Tropische Klimavariabilität und Korallenriffe (SPP 2299).

Klimawandel verstärkt Auswirkungen auf Korallenriffe

Die tropischen Korallenriffe leiden besonders in Jahren, in denen mehrere Klimaphänomene aufeinanderfolgen. Starke El-Niño-Ereignisse, gefolgt von einem negativen Indischer-Ozean-Dipol, können Hitzestressphasen erheblich verlängern und verstärken. Solche Kombinationen wurden bereits mit großflächigen Korallenbleichen in Verbindung gebracht, zuletzt für das Jahr 2016, dem bislang schlimmsten Hitzestressereignis in der Region seit Beginn der Aufzeichnungen. Der globale Klimawandel verschärft diese Dynamik zusätzlich. Frühere Studien konnten aufzeigen, dass der Kipppunkt für Korallenriffe bereits bei 1,5 Grad Celsius globaler Erwärmung überschritten wird. „Noch wissen wir nicht wie sich Kältestressereignisse zukünftig entwickeln werden. Um einschätzen zu können, ob sie sich verringern oder verstärken, benötigen wir noch mehr verlässliche Langzeitdaten,“ sagt Takaaki K. Watanabe, der ebenso im Schwerpunktprogramm forscht.

Geschützte Regionen für den Korallenriffschutz

Neben den Risiken zeigt die Studie, dass Regionen wie die Karimata- und die Makassarstraße durch ihre komplexen Meeresströmungen vergleichsweise gut vor extremen Temperaturabweichungen geschützt sind. Diese Meerengen im indonesischen Inselgebiet könnten als sogenannte thermische Refugien eine Schlüsselrolle für die Erholung geschädigter Riffe spielen. Dabei helfen sie nicht nur als Rückzugsräume, sondern auch als Quellen für Korallenlarven, die über Meeresströmungen zur Wiederbesiedelung gefährdeter Riffe in der gesamten Region beitragen könnten.

„Diese Rückzugsräume sind von entscheidender Bedeutung für den Erhalt dieser wertvollen Ökosysteme. Ihr gezielter Schutz könnte dazu beitragen, dass stärker betroffene Riffe wiederbesiedelt werden und sich langfristig erholen,“ blickt Takaaki K. Watanabe in die Zukunft.

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Originalpublikation:

Watanabe, T. K., Ito, S., Nurhidayati, A. U., Cahyarini, S. Y., & Pfeiffer, M. (2026). Coral reefs in the Indonesian seas threatened by heat and cold stress. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL121003. https://doi.org/10.1029/2025GL121003

Wie Sauerstoffmangel Stoffwechselprozesse im Meer verändert

Tue, 12 May 2026 12:59:56 +0200

„Innerhalb von nur 50 Jahren – von 1960 bis 2010 – ging der globale Sauerstoffgehalt der Ozeane um zwei Prozent zurück und die Fläche der sauerstofffreien Gewässer vervierfachte sich“, beschreibt Biogeochemiker Dr. Gonzalo Gomez Saez vom Department für Geo- und Umweltwissenschaften der LMU. „Dieser massive Sauerstoffverlust verändert wesentliche Stoffkreisläufe, auf denen marine Ökosysteme fußen.“

Weniger Sauerstoff, mehr Schwefel

Ein wichtiger Aspekt ist die Verstoffwechslung von Schwefelverbindungen durch die im Wasser lebenden Mikroorganismen: „In Gewässern mit niedriger Sauerstoffkonzentration spielen organische Schwefelverbindungen offenbar eine besonders wichtige Rolle, denn sie reichern sich dort an, ohne dass es dafür bislang eine eindeutige Erklärung gibt“, so Gomez Saez. Er ist Hauptautor einer kürzlich im Fachmagazin The ISME Journal erschienenen Studie, die näher untersucht hat, was mit den schwefelhaltigen Verbindungen in sauerstoffarmen Gewässern geschieht.

Im Fokus der Untersuchungen stand dabei vor allem ein Molekül, das Laien vor allem als Zusatz in Energydrinks kennen: Taurin. Diese bioverfügbare organische Schwefelverbindung wird von Meeresmikroben unter bestimmten Bedingungen in großem Umfang verwertet und spielt eine zentrale Rolle bei ihrem Nährstoffaustausch, ihrer Energiegewinnung und ihrem Wachstum.

„Viele Mikroben im Meer besitzen das genetische Potenzial, Taurin zu verstoffwechseln – doch es ist unklar, wie diese Aktivität mit dem weltweiten Rückgang an Sauerstoff zusammenhängt“, sagt Gomez Saez. „Daher war es unser Ziel, zu verstehen, wie unterschiedliche Konzentrationen von im Wasser gelöstem Sauerstoff die mikrobielle Verarbeitung von Taurin beeinflussen.“

Proben aus dem Mariager Fjord

Dazu untersuchte das Forschungsteam, an dem Forschende aus Aarhus (Dänemark), München, Oldenburg und Bremen beteiligt waren, Wasserproben aus dem dänischen Mariager Fjord, der im Sommer massiv an Sauerstoff verliert. Der Meeresarm ist durch eine flache Schwelle mit dem Kattegat verbunden. Diese begrenzt die Vermischung mit dem Tiefenwasser und begünstigt die Entstehung von sauerstoffarmen Bedingungen.

Diese Bedingungen verstärken sich im Sommer, wenn wärmere Wetterbedingungen zu einer vorübergehenden Schichtung und einer erhöhten Atmungsaktivität der Meeresorganismen führen. Daher dient der Mariager Fjord als wertvolles natürliches Labor, um zu untersuchen, wie biogeochemische Prozesse auf sich ändernde Sauerstoffwerte reagieren.

Unmittelbar nach der Entnahme von Wasserproben aus dem Fjord inkubierte Dr. Ömer Coskun, Erstautor des Artikels und ehemaliger LMU-Forscher, sauerstoffarmes und vollständig mit Sauerstoff angereichertes Wasser mit Substraten, die mit stabilen Isotopen versetzt waren – sie „fütterten“ die im Wasser enthaltenen Kleinstlebewesen also gewissermaßen mit markierten Nährstoffen. „So konnten wir nachverfolgen, welche Mikroben bei den unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen im Fjord Kohlenstoff aus den jeweiligen Verbindungen aufnahmen“, sagt Gomez Saez.

Die Zukunft mariner Kreisläufe

Das zentrale Ergebnis: Taurin wurde nur bei Sauerstoffmangel in den hypoxischen Gewässern des Tiefenwassers im Mariager Fjord assimiliert.

Mithilfe von DNA-Sequenzierung konnte das Team außerdem feststellen, welche Mikroorganismen für die Taurin-Verstoffwechslung im Mariager Fjord verantwortlich sind: Es handelt sich hauptsächlich um Flavobakterien aus der Gattung Bacteroidota. Da sich sauerstoffarme Gebiete weltweit ausbreiten und Verbindungen wie Taurin im Meer dadurch immer häufiger vorkommen, werden Mikroorganismen, die solche Verbindungen verwerten, in Zukunft wahrscheinlich eine größere Rolle im marinen Kohlenstoff- und Schwefelkreislauf spielen“, schlussfolgert Gomez-Saez.

Ludwig-Maximilians-Universität München

Originalpublikation:

Ömer K Coskun, William D Orsi, Ian P G Marshall, Katharina A Muschler, Nico Mitschke, Timothy G Ferdelman, Gonzalo V Gomez-Saez, Hypoxia increases microbial carbon assimilation of taurine in a seasonally anoxic fjord, The ISME Journal, Volume 20, Issue 1, January 2026, wrag057, https://doi.org/10.1093/ismejo/wrag057