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Meilenstein bei der Entschlüsselung des Darmmikrobioms

Mon, 03 Aug 2026 12:29:43 +0200

Verbesserung der zukünftigen Mikrobiomforschung

Mikroorganismen sind für die Gesundheit von Ökosystemen auf der ganzen Welt, einschließlich des menschlichen Körpers, unverzichtbar. Die moderne DNA-Sequenzierung hat die Mikrobiomforschung revolutioniert, indem sie aufzeigt, welche Mikroorganismen vorhanden sind und welche Funktionen sie potenziell erfüllen könnten. Dies ist vergleichbar mit der Identifizierung der Musiker*innen in einem Orchester und der Stücke, die sie spielen könnten. Die DNA allein kann uns jedoch nicht sagen, welches Stück tatsächlich gespielt wird.

Proteine liefern diese fehlenden Informationen. Sie geben Aufschluss darüber, welche mikrobiellen Funktionen aktiv sind, welchen Beitrag die verschiedenen Mitglieder des Mikrobioms leisten und – was besonders wichtig ist – wie der Wirt darauf reagiert. In der Orchester-Analogie zeigen Proteine nicht nur, welche Musiker*innen anwesend sind, sondern auch, welches Stück sie spielen und wie das Publikum – der Wirt – darauf reagiert.

In der neuen Studie verglichen die Forscher*innen systematisch fünf modernste Massenspektrometrie-Verfahren anhand von menschlichen Stuhlproben. Letztendlich identifizierten sie methodische Strategien, die eine hohe Empfindlichkeit, Reproduzierbarkeit und funktionale Einblicke bieten. Für diese Studie arbeiteten Forscher*innen des Bruker Daltonics Center of Excellence (CoE) für Metaproteomik an der Universität Wien und des Labors für Systembiologie des Schmerzes (Abteilung für Pharmakologie und Toxikologie) an der Universität Wien zusammen.

"Die Metaproteomik ermöglicht es uns zu erkennen, was mikrobielle Gemeinschaften tatsächlich tun, anstatt nur festzustellen, welche Mikroben vorhanden sind", sagt Feng Xian, Erstautor der Studie. "Durch die Identifizierung der am besten geeigneten Analysestrategien hoffen wir, die zukünftige Mikrobiomforschung in den Bereichen Medizin, Umweltwissenschaften und Biotechnologie sensitiver, reproduzierbarer und zugänglicher zu machen."

Von technischen Entwicklungen zu klinischen Erkenntnissen

Die Forscher*innen untersuchten, ob sich die neuen Analysestrategien auch in einem biologisch relevanten Umfeld als zuverlässig erweisen. Sie maßen mikrobielle und Wirtsproteine während des Krankheitsverlaufs und der Genesung einer Darmentzündung und deckten dabei koordinierte Veränderungen der mikrobiellen Funktionen parallel zur Reparaturreaktion des Wirts auf. Die leistungsstärksten Methoden erfassten hochgradig übereinstimmende Reaktionen von Wirt und Mikroorganismen während des Ausbruchs und der Heilung einer Darmentzündung, was zeigt, dass diese technologischen Verbesserungen zu neuen und fundierten biologischen Erkenntnissen führten.

"Die Entwicklung besserer Technologien ist unerlässlich, wenn wir die Fragen der nächsten Generation in der Mikrobiomforschung beantworten wollen", sagt David Gomez-Varela, Direktor des CoE. "Nur wenn wir der Partitur lauschen, die von den Mikroben gespielt wird, können wir beginnen zu verstehen, warum das Publikum – der Wirt – auf eine bestimmte Weise reagiert. Dies wird unser Verständnis der Rolle des Mikrobioms für die menschliche Gesundheit grundlegend verändern. Wir wenden diese Fortschritte bereits in internationalen klinischen Kooperationen an, um die Beteiligung von Mikrobiomen an neurologischen, Stoffwechsel-, Schmerz- und Autoimmunerkrankungen zu untersuchen."

Über die Metaproteomik

Das Gebiet der Metaproteomik eignet sich in einzigartiger Weise dazu, Tausende von Proteinen – sowohl aus Mikroben als auch aus deren Wirten – gleichzeitig zu messen. Darmmikrobiome gehören jedoch zu den komplexesten bekannten biologischen Proben und enthalten Proteine von Hunderten von Organismen über einen enormen Konzentrationsbereich hinweg. Seit seiner Gründung im Jahr 2024 entwickelt das CoE für Metaproteomik an der Universität Wien neue Technologien – von Laborautomatisierung über fortschrittliche Massenspektrometrie bis hin zur KI-basierten Datenanalyse –, um diese analytischen Herausforderungen zu bewältigen.

Universität Wien

Originalpublikation:

Feng Xian et al (2026). Systematic evaluation of PASEF acquisition strategies in complex metaproteomes. In Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-75845-5, https://www.nature.com/articles/s41467-026-75845-5

Unterirdische Pilz-Netzwerke erstmals in 3D

Mon, 03 Aug 2026 10:20:57 +0200

Pflanze-Pilz-Symbiosen sind für einen Großteil der Pflanzen essenziell. Die Pilzwurzeln, die sogenannte Mykorrhiza, erweitern den Suchradius der Pflanzen nach Wasser und Nährstoffen im Boden. Im Gegenzug versorgen die Pflanzen die Pilze mit Kohlenhydraten aus der Photosynthese. Obwohl die Bedeutung dieser Symbiose seit Jahrzehnten bekannt ist, ließ sich das unterirdische Netzwerk bislang nicht in seiner natürlichen Struktur untersuchen.

Direkt in der Erde und unverändert

Die entwickelte Methode basiert auf der Synchrotron-Computertomographie. Das Verfahren ermöglicht die Darstellung feinster Strukturen, die mit konventionellen CT-Verfahren häufig nicht sichtbar sind. Die Pflanzen wachsen dabei in einem „Korb“, mit dem sie samt Bodenmaterial aus der Erde entnommen werden – ohne dem Wurzelgeflecht zu schaden. Aus einer Vielzahl hochauflösender Projektionsaufnahmen dieser Probe wird so ein dreidimensionales Modell rekonstruiert, das Pflanzenwurzeln, Pilzfäden und Pilzsporen in ihrer natürlichen Umgebung sichtbar macht. „Mit unserer neu entwickelten Methode haben wir eine Black Box der Pflanzenforschung geöffnet“, ordnet Mutez Ahmed, Professor für Root-Soil Interaction an der TUM, ein.
Bisherige Bildgebungsverfahren erforderten, Wurzeln aus dem Boden zu entnehmen und von der Erde und umgebendem Material reinigen. Dabei gingen feine Strukturen und die räumlichen Verflechtungen zwischen Pflanzen und Pilzen verloren. Die neue Methode ermöglicht es erstmals, das gesamte Netzwerk in seiner natürlichen Umgebung zu untersuchen und ist laut den Forschenden auch auf Pflanzen außerhalb von Laborbedingungen übertragbar.

Neue Ansätze gegen Trockenstress

„Je besser wir die Mykorrhiza und die Verknüpfungen zur Pflanzenwurzel verstehen, desto besser können wir diese Symbiose nutzen“, sagt Henri Braunmiller, Erstautor der Publikation. „Wir können nun genau sehen wie Pflanzen und Pilze in der Erde interagieren und können beispielsweise beobachten, welche Mykorrhiza-Netzwerke Pflanzen besonders wirksam mit Wasser und Nährstoffen versorgen. Langfristig könnten wir daraus Möglichkeiten entwickeln, unsere Kulturpflanzen widerstandsfähiger gegenüber Trockenheit und anderen Folgen des Klimawandels zu machen.”

Technische Universität München

Originalpublikation:

Braunmiller, H.M., Bitterlich, M., Koebernick, N., Jacob, E., Heck, A.S., Schnepf, A., Pausch, J., Suuronen, J.-P., Hesse, B., Delzon, S., Perrin, J., King, A., Jansa, J. and Ahmed, M.A. (2026), Opening the black box: in situ imaging of arbuscular mycorrhizal fungal structures in soil using synchrotron-based micro-CT. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.71379

Nach der Narkose: Weibliche Gehirne reagieren anders auf Ketamin

Mon, 03 Aug 2026 10:03:54 +0200

„Knacks“, der Knöchel ist verdreht, das Geräusch geht durch Mark und Bein. Schmerz durchzieht den Körper und beeinflusst jede Reaktion. Es ist kaum auszuhalten. Die Notfallsanitäter:innen sind schnell an Ort und Stelle. Kurz wird beraten und entschieden: Die Patientin muss in die Notfallambulanz. Ketamin kommt zum Einsatz. Im Gegensatz zu anderen Narkosemitteln macht Ketamin nicht nur bewusstlos, sondern wirkt sich auch auf die Schmerzempfindung und das Gedächtnis aus. Es dämpft die Kommunikation zwischen Nervenzellen, also genau jenes Netzwerk, welches nach der Anästhesie wieder zur normalen Funktion zurückkehren muss. Wie genau der Erholungsprozess abläuft – und ob sich männliche und weibliche Gehirne darin unterscheiden – war bisher unklar. Alessandro Venturino, Professorin Sandra Siegert sowie weitere Kolleg:innen vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und Forschende vom Allen Institute in Seattle, USA haben nun erste Antworten.

Mikroglia – Hüter:innen und Kleber des Gehirns

Schon 2017 erkannte die Forschungsgruppe rund um Sandra Siegert, dass weibliche und männliche Mäuse unterschiedlich auf eine Ketamin-Narkose reagieren – genauer gesagt nämlich die Mikroglia im Gehirn. Bei Mikroglia handelt es sich um spezielle Immunzellen im Gehirn, welche die Umgebung des Gehirns scannen und gegebenenfalls eine entzündungshemmende Reaktion einleiten. Dabei überwachen sie auch die Neuronen (Nervenzellen) und ihre Verbindungen – und gewährleisten somit eine optimale Gehirnfunktion.

Wenn das Gehirn wieder aufwacht

Mit einem „cranial window“ – einem operativ eingesetzten Fenster, das einen mikroskopischen Blick in das Gehirn der Mäuse ermöglicht – analysierte Venturino, wie sich Mikroglia und Neuronen während des Aufwachens nach einer Ketamin-Anästhesie verhalten. Dabei wurden beide Zellarten mit fluoreszierenden Farbstoffen markiert und leuchteten anschließend unter dem Mikroskop. Die Forschenden beobachteten die dynamischen Interaktionen der Mikroglia mit den Neuronen. Als sich die weiblichen Mäuse von der Narkose erholten, begannen die Mikroglia überraschenderweise, längere Kontakte zu den Neuronen aufzubauen. Gleichzeitig begann die synaptische Umstrukturierung und Plastizität. Bemerkenswerterweise war dieses Phänomen bei männlichen Mäusen nicht zu beobachten. Darüber hinaus fand auch bei Mäusen ohne Mikroglia kein solcher synaptischer Umbau statt, was darauf hindeutet, dass Mikroglia entscheidende Mediatoren dieser mit der Erholung verbundenen Plastizität sind. „Das Spannende war, dass wir diese Plastizität, also die Eigenschaft des Gehirns, sich zu verändern und anzupassen bzw. in diesem Fall zu regenerieren, nur bei Weibchen beobachten konnten“, erklärt Venturino.

Doch wie so oft in der Forschung öffnet ein Projekt die Türen zu einem anderen. Die Erkenntnisse über die Reaktion der Mikroglia auf Ketamin haben Siegert und Venturino inzwischen dazu inspiriert, Syntropic Medical mitzugründen – ein Start-up im XISTA-Ökosystem des ISTA, das untersucht, wie flackerndes Licht mit einer Frequenz von 60 Hz solche neuronalen Netzwerke im Gehirn „aufweichen” kann.

Positiver Stress führt zu Gehirnveränderungen

Trotz der vielen anderen Projekte, oder gerade deswegen, kehrten die Forschenden immer wieder zu ihrer Grundbeobachtung zurück. „Ich war immer schon der Meinung, dass Frauen mehr Plastizität im Gehirn haben“, schmunzelt Siegert. „Es ließ mich und Alessandro einfach nicht locker, herauszufinden, warum das so ist.“ Weitere Experimente zeigten, dass die Plastizität auf Corticosteron zurückzuführen ist – eines der wichtigsten Stresshormone. „Während der Erholung von der Narkose steigt der Corticosteron-Spiegel an, was bei weiblichen Mäusen spezifisch das Stressreaktions-Gen Fkbp5 in den Mikroglia aktiviert. Dieses Gen kodiert für das Protein FKBP51, das der Zelle hilft, mit Stresssignalen umzugehen – und das offenbar die Mikroglia dazu veranlasst, mit Neuronen zu interagieren“, erklärt Venturino. Um sicher zu sein, ob wirklich Corticosteron der Hauptgrund ist, entfernten die Forschenden die Nebennieren, jene endokrinen Drüsen, die das Hormon produzieren. Die Entfernungen führten dazu, dass der enge Kontakt zwischen den Mikroglia und den Neuronen nach dem Aufwachen verschwand.

„Diese Ergebnisse zeigten deutlich, dass das Corticosteron diese Reaktion bei weiblichen Mäusen auslöst“, erklärt Venturino. Siegert ergänzt: „Sie unterstreichen auch, dass Stresshormone – entgegen ihrem schlechten Ruf – für bestimmte Prozesse im Gehirn wichtig sind.“

Evolutionäre Hypothese

Warum bei weiblichen Mäusen der Prozess anders ist als bei männlichen, lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt nur spekulieren. Es ist noch unklar, ob das männliche Gehirn einen ähnlichen Mechanismus nutzt, der lediglich verzögert abläuft, oder ob es eine andere Strategie verfolgt. „Mikroglia erlauben eine schnelle Anpassung und höchstwahrscheinlich reagieren diese Zellen empfindlicher auf bestimmte Stress-Signale“, erklärt Siegert. Von einem evolutionären Standpunkt könnte man davon ausgehen, dass Frauen tendenziell größere Anforderungen an soziale, emotionale, Multitasking-bezogene Anpassungsfähigkeit erlebt haben, zum Beispiel durch die Kinderpflege, Nahrungsbeschaffung oder soziale Koordination von Gruppen, so die Professorin. Das weibliche Gehirn musste daher schneller reagieren und sich anpassen.

„Das ist etwas Gutes“, meint Siegert. „Ist diese Plastizität aber zu stark und wiederholt sich häufig, steigt das Risiko, an Depressionen zu erkranken. Denn wir wissen auch, dass bei Frauen die Prävalenz für psychiatrische Erkrankungen höher ist als bei Männern.“

Frauen bekommen an Männern getestete Medikamente

Siegert führt weiter aus, dass sie und ihre Kolleg:innen während ihrer Literaturrecherche kaum Studien gefunden haben, bei denen Ketamin an Frauen getestet worden ist. „Es gab nur eine Handvoll Fallstudien, die zeigten, dass Frauen nach einer Ketamin-Anästhesie häufiger unter Übelkeit und Erbrechen leiden.“ Angesichts der Tatsache, dass Ketamin auch als Antidepressivum eingesetzt wird, sei es umso wichtiger, dessen Wirkungsweise in den unterschiedlichen biologischen Geschlechtern zu verstehen. „Es ist erstaunlich, wie selbstverständlich man vielerorts immer noch davon ausgeht, dass Männer und Frauen in ihren körperlichen Reaktionen ähnlich sind, obwohl das nicht der Fall ist“, betont Siegert.

Forschungsergebnisse wie diese sind ein Weg in die richtige Richtung: Sie machen deutlich, dass Medikamente bei Frauen und Männern unterschiedlich wirken und sind ein Appell, geschlechtsspezifische Unterschiede in zukünftigen Studien stärker zu berücksichtigen.

Institute of Science and Technology Austria (ISTA)

Originalpublikation:

Venturino et al. 2026. Corticosterone-linked microglial activity underpins sexually dimorphic neuroplasticity after ketamine anesthesia. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adz6517, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz6517

Neues aus der Malariaforschung: Von Sicherungsseilen und Warteschleifen in der Parasitenvermehrung

Mon, 03 Aug 2026 09:48:22 +0200

Malariaparasiten vermehren sich auf ungewöhnliche Weise: Statt sich wie menschliche Zellen jeweils zweizuteilen, vervielfältigen sie ihr Erbgut zunächst innerhalb einer Zelle um das Zehn-, Hundert- oder sogar Tausendfache, bevor sie entsprechend viele Tochterparasiten gleichzeitig bilden. Wie diese Prozesse gesteuert werden, war bislang nur teilweise bekannt. Zwei aktuell veröffentlichte Arbeiten von Forschenden der Medizinischen Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg, der Harvard Medical School und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) liefern wichtige Einblicke in die molekularen Mechanismen dieser Vermehrungsstrategie und zeigen, wie der Parasit die begrenzten Ressourcen in seiner Wirtszelle besonders effizient nutzt. Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung zukünftiger Malariamedikamente.

Wachsende Tochterparasiten sichern sich ihren Zellkern über molekulare Verbindungsstruktur

Das erste Projekt, dessen Ergebnisse in der Fachzeitschrift EMBO Journal veröffentlicht wurden, basiert auf einer Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen von Professor Dr. Friedrich Frischknecht, Medizinische Fakultät Heidelberg und Abteilung Parasitologie des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg (UKHD), und Professor Jeffrey Dvorin, Harvard Medical School, Boston, USA. Gemeinsam untersuchten die Teams eine rätselhafte Verbindungsstruktur im Malariaparasiten, die aus elektronenmikroskopischen Aufnahmen bekannt war, deren Funktion bislang aber ungeklärt blieb. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler identifizierten zwei Proteine, die diese Struktur aufbauen und eine Art molekulares „Sicherungsseil“ bilden. Nach der Vervielfältigung des Erbguts verankern sie jeweils einen dieser neuen Zellkerne an der Spitze einer sich entwickelnden Tochterzelle. Ohne diese Verbindungsstruktur war die Bildung von Tochterparasiten in den Blutzellen gestört.

Genetisch veränderte Parasiten, denen eine Komponente dieser Struktur fehlte, konnten ihr Erbgut zwar ohne Beeinträchtigung vervielfältigen, aber keine funktionsfähigen Nachkommen mehr bilden. Besonders gravierend waren die Folgen in infizierten Mücken: Dort wurde die Bildung der infektiösen Parasitenstadien, der Sporozoiten, die beim Stich auf den Menschen übertragen werden, nahezu vollständig verhindert. „Ohne diese Verbindungsstruktur fällt der gesamte Prozess der Tochterzellbildung in sich zusammen“, erläutert Prof. Frischknecht. „Die sich bildenden Parasiten können keinen Zellkern in sich hineinziehen und Zellbestandteile, die für das Eindringen in Wirtszellen wichtig sind, nicht korrekt ausrichten. Diese Plasmodien sind nicht lebensfähig.“

Replikationsproteine arbeiten einen Zellkern nach dem anderen ab

Im zweiten Projekt, aktuell in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht, untersuchten die Forschenden, wie Plasmodien ihre Zellkerne innerhalb von Blutzellen vermehren. Dazu kooperierte die Arbeitsgruppe von Dr. Markus Ganter, Abteilung für Parasitologie am UKHD, mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Instituts für Theoretische Physik und BioQuant der Universität Heidelberg sowie der Abteilung Theoretische Systembiologie um Dr. Nils Becker am DKFZ. Im sogenannten Blutstadium vermehrt der Malariaparasit seine Zellkerne auf eine ungewöhnliche, asynchrone Art: Während ein Zellkern sein Genom repliziert, kann ein benachbarter Zellkern gerade eine Teilung durchlaufen. Die Forschenden zeigten mithilfe hochauflösender Live-Mikroskopie und mathematischer Modellierung, dass die Zellkerne um eine begrenzte Anzahl an Proteinen konkurrieren, die für die DNA-Verdopplung benötigt werden. Dadurch teilen sich die Zellkerne zeitlich versetzt: Während ein Zellkern die verfügbaren Proteine für die Erbgutvermehrung nutzt und sie vorübergehend bindet, müssen andere Kerne „warten“, bis die Replikationsproteine wieder frei werden.

Wider Erwarten verlangsamt dieses System die Vermehrung nicht. Im Gegenteil: Die Modellrechnungen zeigen, dass die vorhandenen Ressourcen auf diese Weise nahezu ohne Leerlauf genutzt werden, wodurch sich die Parasiten besonders effizient – und tatsächlich etwas schneller als bei einer zeitlich synchronisierten Teilung – vermehren können. „Würden alle Zellkerne gleichzeitig ihr Erbgut verdoppeln, müssten sie die verfügbaren Proteine teilen, was den Prozess insgesamt verlangsamen würde“, sagt Dr. Ganter, der als Postdoktorand an der Harvard Medical School zusammen mit Jeff Dvorin forschte.

Hochspezialisierte Vermehrungsmechanismen könnten sich als Achillesferse erweisen

„Malariaparasiten haben hochspezialisierte Wege entwickelt, um sich möglichst schnell und effizient zu vermehren. Diese ungewöhnlichen Mechanismen könnten sich als ihre Achillesferse erweisen“, sagt Professor Frischknecht. „Je besser wir sie verstehen, desto gezielter können wir neue Ansatzpunkte für künftige Medikamente identifizieren.“ Die meisten der derzeit eingesetzten Malariamedikamente hemmen die Vermehrung der Parasiten in den Blutzellen; allerdings passen sich die Erreger rasch an und entwickeln Resistenzen.

Malariaparasiten vermehren sich sowohl im Menschen als auch in der übertragenden Mücke. Beim Menschen kann aus einem einzigen Parasiten in einer Leberzelle eine Population von mehreren Zehntausend Nachkommen entstehen, die ausschwärmen und rote Blutkörperchen infizieren. In den Blutkörperchen bildet ein jeder Parasit wiederum rund 20 Tochterparasiten. In der Mücke vervielfältigt sich der Erreger in zystenartigen Strukturen der Darmwand massiv: Aus einem Parasiten entstehen etwa 5.000 Nachkommen, die zur Speicheldrüse der Mücke wandern und beim nächsten Stich auf einen Menschen übertragen werden.

Universitätsklinikum Heidelberg

Originalpublikationen:

He B, Ali I, Dorner LP et al. Essential nucleus-apical pole linkage maintains division fidelity during Plasmodium progeny formation. The EMBO Journal (2026). https://doi.org/10.1038/s44318-026-00836-7.

Binder P, Kudulytė A et al. Competitive resource allocation drives asynchronous and rapid nuclear multiplication in the malaria parasite. Nature Communications (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75378-x

Amöben als Tunnelbaumeister

Mon, 03 Aug 2026 09:23:43 +0200

Soziale Amöben sind faszinierende Naturkünstler: Meist leben sie als eigenständige Einzeller im Boden. Wenn die Nahrung knapp wird, schließen sie sich jedoch zu mehrzelligen Fruchtkörpern zusammen. Deren Sporen können ähnlich wie die Samen eines Löwenzahns an neue, nahrungsreichere Orte gelangen. Bisher gingen Expertinnen und Experten davon aus, dass sich die Mikroorganismen dabei vor allem über chemische Botenstoffe verständigen, die sie in ihre Umgebung abgeben – vergleichbar mit einer Flaschenpost im Ozean.

Kommunikationssystem aus Nanoröhren

Ein Team des Jenaer Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) und des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat in Kooperation mit Forschungsteams aus Cambridge (UK) und Bengaluru (Indien) nun entdeckt, dass Amöben zusätzlich eine Art direkte Tunnelleitung nutzen. Mithilfe hochauflösender Live-Mikroskopie wiesen die Forscher bei Amöben sogenannte „Tunneling Nanotubes“ (TNTs) nach. Diese winzigen Membranschläuche können mehr als 200 Mikrometer lang werden, was für eine Amöbe einer enormen Langstreckenverbindung entspricht.

„Die mikroskopischen Tunnelleitungen auf Bildern festzuhalten, war für uns eine echte technische Herausforderung“, sagt der Erstautor der Studie, Dr. Harikumar R. Suma. „Amöben sind wahrlich keine Fans heller Lichtquellen und bewegen sich bei Beleuchtung rasch davon. Dadurch reißen die Tunnelverbindungen schnell ab und sind nur für wenige flüchtige Momente sichtbar. Wir mussten bei der Beobachtung also mit den flinken Zellen Schritt halten.“

Tunnel-Netzwerk im Stresstest

Besonders überraschend war die Reaktion der Amöben im Stresstest. Dafür beeinträchtigten die Forschenden gezielt das innere Zellgerüst, das den Zellen Form und Beweglichkeit verleiht und zugleich die Nanoröhren stabilisiert. Doch der Tunnelbau kam bei geschwächtem Zellskelett nicht etwa zum Erliegen. Im Gegenteil: Die Amöben bildeten rund 25-mal so viele Tunnel wie unter normalen Bedingungen.

Im Inneren des Tunnelsystems beobachteten die Forschenden eine wertvolle zelluläre Fracht: Mitochondrien, die „Kraftwerke der Zellen“, und andere Zellbestandteile. Auch im Stresstest war zu sehen, wie diese Fracht zwischen benachbarten Zellen transportiert wurde. „Dieses Verhalten erinnert an eine Art zelluläres Erste-Hilfe-Netzwerk“, erklärt Suma. „Die Amöben scheinen die Tunnelverbindungen zu nutzen, um wichtige Zellbestandteile weiterzugeben. Welche Rolle dieser Transportmechanismus unter Stress genau spielt, müssen weitere Untersuchungen zeigen.“

Spurensuche in der Evolution der Zellkommunikation

Die Ergebnisse, die im Fachjournal PNAS Nexus erschienen sind, reichen weit über die Mikrobiologie hinaus. Bislang kannte man solche oder ähnliche Tunnelverbindungen vor allem aus Zellen von Säugetieren und Bakterien. Dass nun auch vergleichsweise ursprüngliche Einzeller wie Amöben diese Technik beherrschen, liefert neue Hinweise auf frühe Formen der Zellkommunikation.

„Damit sich im Laufe der Evolution vielzelliges Leben entwickeln konnte, mussten einzelne Zellen lernen, eng miteinander zu kooperieren“, erläutert Prof. Pierre Stallforth, Professor für Bioorganische Chemie und Paläobiotechnologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Leiter der Paläobiotechnologie am Leibniz-HKI. „Die Nanoröhren der Amöben zeigen uns einen direkten Mechanismus, der eine solche Zusammenarbeit bei der Entstehung von Vielzelligkeit ermöglicht haben könnte.“

Internationale Expertise

Für die Studie bündelte das Team unterschiedliche fachliche Expertisen. Robert R. Kay vom MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge brachte seine langjährige Erfahrung mit der sozialen Amöbe Dictyostelium ein. Sandeep M. Eswarappa vom Indian Institute of Science in Bengaluru ergänzte die Zusammenarbeit durch seine Expertise zu Tunneling Nanotubes in Säugetierzellen und stärkte damit insbesondere die zellbiologische Perspektive. Gemeinsam mit Harikumar R. Suma und Pierre Stallforth vom Leibniz-HKI gewann das Team so neue Erkenntnisse in einem Forschungsfeld, das beispielhaft für das Ziel des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ steht: die Wechselwirkungen von Mikroorganismen und ihre Bedeutung für das Gleichgewicht mikrobieller Gemeinschaften besser zu verstehen.

Universität Jena

Originalpublikation:

Harikumar R Suma, Robert R Kay, Sandeep M Eswarappa, Pierre Stallforth, Nanotubes enable intercellular communication in early-branching eukaryotes, PNAS Nexus, Volume 5, Issue 7, July 2026, pgag238, https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgag238

Arktischer Ozean hält Kohlenstoff aus Permafrost fest unter Verschluss

Fri, 31 Jul 2026 11:37:36 +0200

Mithilfe von Sedimentkernen fanden die Forschenden vom Alfred-Wegener-Institut und dem MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen heraus, dass beachtliche Mengen terrestrischen Kohlenstoffs im Meeresboden gelagert werden. Und es zeigte sich, dass Mikroorganismen kleine Feinschmecker sind, die frischen marinen Kohlenstoff stark bevorzugen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience.

Arktische Permafrost-Ökosysteme an Land speichern rund 1.300 Gigatonnen Kohlenstoff aus organischen Quellen, wie zum Beispiel Pflanzenresten. Sedimente in Ozeanen und Flussdeltas enthalten weitere 400 Gigatonnen. Die globale Erderwärmung setzt dieser natürlichen Tiefkühltruhe jedoch zu: In der Arktis steigen die Temperaturen rasanter als irgendwo anders auf unserem Planeten, mit der Folge, dass Permafrost in der Region rapide taut. Über Flüsse und abbrechende Küsten kann der hier gespeicherte Kohlenstoff dann auch in den Arktischen Ozean gelangen. „Jährlich gelangen so bis zu 0,02 Gigatonnen zusätzlich ins Meer und laut Prognosen könnte dieser Abfluss bis zum Jahr 2100 um 70 bis 150 Prozent ansteigen“, sagt Dr. Manuel Ruben, Erstautor der Studie vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Wieviel davon als Treibhausgas wieder freigesetzt und wieviel im Meeresboden gespeichert wird, war bisher jedoch weitgehend unbekannt.“ Dieses Wissen ist jedoch essenziell um die Klimawirkung des tauenden Permafrosts abschätzen zu können.

Um dieser Unbekannten auf die Spur zu gehen, haben die Forschenden Sedimentkerne in unterschiedlichen Abständen vor der Küste der kanadischen Insel Herschel Island geborgen und untersucht. Die Kerne enthalten Ablagerungen von etwa 50 Jahren. Die Analyse der Sedimente zeigte etwas Überraschendes: „Obwohl das Meer hier riesige Mengen organischen Kohlenstoffs von den Küsten abträgt, landet überraschend wenig davon im aktiven Kohlenstoffkreislauf des Ozeans“, so Manuel Ruben. „Mikroorganismen wandeln rund zehn Prozent aus den Sedimenten in Gase um, die ins Wasser aufsteigen und von dort in unsere Atmosphäre gelangen können.“ Der größte Teil wird jedoch im Meeresboden gespeichert.

Für ihre Analyse haben die Forschenden einmal die Zusammensetzung der Sedimentkerne genau untersucht und zudem, wie schnell sich Permafrostablagerungen am Meeresboden ansammeln. Hierfür haben sie gemessen, wie viel anorganischer gelöster Kohlenstoff sich in winzigen Hohlräumen der Sedimentschichten, dem sogenannten Porenwasser, ansammelt. Das ist ein Hinweis darauf, wie viel CO₂ Mikroorganismen „ausgeatmet“ haben, nachdem sie den organischen Kohlenstoff „verdaut“ haben. Die isotopische Zusammensetzung des Porenwassers gibt Aufschlüsse darüber, welches organische Material aus welcher Quelle abgebaut wurde. „Kohlenstoff-Isotope sind unsere atomaren Anzeiger, die die Nahrungsquelle der Mikroorganismen identifizieren können“, sagt Prof. Gesine Mollenhauer, Geochemikerin am AWI und Co-Sprecherin des Exzellenzclusters „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“. „Das Isotop 13C verrät uns zum Beispiel, ob sie eher den Kohlenstoff vom Land oder aus dem Meer verzehrt haben. Mithilfe des 14C-Isotops konnten wir bestimmen, ob die Einzeller alten organischen Kohlenstoff aus Permafrost oder frischen aus Algenresten bevorzugten.“

„Im Sediment leben Feinschmecker-Bakterien, die offenbar den frischen Kohlenstoff aus zum Beispiel jüngeren Algenresten gegenüber dem ‚alten‘ aus den Permafrostablagerungen bevorzugen“, erklärt Gesine Mollenhauer. Das deutet darauf hin, dass der organische Kohlenstoff, der vom Land ins Meer gelangt, weniger zur Menge an Treibhausgasen in der Atmosphäre beiträgt als befürchtet. „Hier brauchen wir allerdings weitere Forschung. Denn ein Teil des organischen Kohlenstoffs aus dem Permafrost könnte bereits abgebaut worden sein, bevor er den Meeresboden erreicht.“

Neben den Auswirkungen des Land-Ozean Kohlenstofftransports auf den Treibhausgasgehalt in der Atmosphäre sind weitere Effekte möglich. So beeinflusst dieser Transport die Biogeochemie der Küstengewässer, die auch eine wichtige Rolle bei der Nahrungsversorgung der einheimischen Bevölkerung spielen. Denn die Sedimente verändern, wie viel Sonnenlicht verfügbar ist: Zum einen trüben die frisch abgebrochenen Bruchteile den Küstenozean, zum anderen verfärbt der enthaltene organische Kohlenstoff das Wasser, wenn er sich darin löst. Allerdings brauchen Einzeller wie Algen Licht, um daraus Biomasse und Sauerstoff zu machen. Diese Primärproduktion ist wiederum die Grundlage für Leben im Meer wie Fische, Krebstiere oder Robben. Unter anderem diesen komplexen Zusammenhängen wollen die Forschenden mit der für 2027 geplanten internationalen Kampagne „Arctic Pulse“ nachgehen. Mit koordinierten Messkampagnen an Bord des Forschungseisbrechers Polarstern, den Forschungsflugzeugen des AWI und an Land untersuchen sie, wie der rasche Umweltwandel die Ökosysteme in der Arktis verändert.

„Unsere Studie zeigt genauer als je zuvor, wie viel Kohlenstoff im Meeresboden sicher gelagert wird – und wie viel des abgebauten Materials tatsächlich aus dem alten Permafrost stammt“, sagt Manuel Ruben. „Das ist eine wichtige Grundlage für Klima-Modelle, die die Folgen des Permafrost-Tauens für das globale Klima vorhersagen können.“

Alfred-Wegener-Institut und MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen

Originalpublikation:

Ruben, M., Wei, B., von Jackowski, A. et al. Limited remineralization of Arctic permafrost-derived organic carbon in nearshore marine sediments. Nat. Geosci. (2026). doi.org/10.1038/s41561-026-02060-8

Rätsel der Evolution gelöst – Supergen steuert Spiegelbild-Blüten

Fri, 31 Jul 2026 09:45:55 +0200

Den Forschenden gelang es nachzuweisen, dass in Wachendorfia-Arten ein „Supergen“ darüber entscheidet, ob die Pflanzen dauerhaft links- oder rechtsseitig verbogene Griffel und Staubblätter ausbilden. In diesem Supergen liegen zwei Schlüsselfaktoren, die jeweils die Ausrichtung von Staubblättern und Griffeln steuern und so eine präzise, spiegelbildliche Platzierung der Geschlechtsorgane ermöglichen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass zwei eng gekoppelte Gene gemeinsam dafür sorgen, dass Pollen genau dort auf dem Körper von Bestäubern platziert wird, wo er von der jeweils spiegelbildlichen Blütenform wieder aufgenommen werden kann“, erklärt Erstautor Dr. Haoran Xue, Bioinformatiker am Institut für Biochemie und Biologie der Universität Potsdam. „Dieses Supergen koppelt die Ausrichtung von Griffel und Staubblatt so eng, dass die Pflanzen zuverlässig auf Fremdbestäubung angewiesen bleiben – ein eleganter Mechanismus zur Förderung genetischer Vielfalt.“
Das Team konnte zeigen, dass sich die Griffel während der Knospenentwicklung drehen und anschließend durch die Schwerkraft gesteuert asymmetrisch nach links oder rechts der Blütenmitte weiterwachsen. Biomechanische Modelle und Kulturversuche belegen, dass beide Komponenten – Drehung und schwerkraftgesteuertes Wachstum – notwendig sind, um die beobachtete starke Abweichung von der Blütenmittelachse zu erzeugen. „Besonders spannend ist, dass Links und Rechts hier nicht wie bei vielen Tieren relativ zu inneren Körperachsen festgelegt werden, sondern relativ zu einem äußeren Signal – der Schwerkraft“, sagt Xue.

Für die zellbiologischen Untersuchungen nutzte das Team Pflanzen der Art Wachendorfia thyrsiflora, die im Botanischen Garten der Universität Potsdam kultiviert werden. „Ohne die lebenden Bestände im Botanischen Garten hätten wir viele der mikroskopischen und entwicklungsbiologischen Analysen gar nicht durchführen können“, betont Xue. „Die enge Verzahnung von Botanischem Garten, experimenteller Pflanzenbiologie und moderner Genomik ist ein echter Standortvorteil der Universität Potsdam.“

Die jetzt publizierte Arbeit ist das Ergebnis einer langjährigen Kooperation: Forschende aus Kapstadt brachten ihre Expertise in Feldarbeiten und molekularen Analysen in südafrikanischen Populationen von Wachendorfia ein, während das Team in Wageningen mathematische und biomechanische Modelle zur Erklärung der Organbewegungen entwickelte. „Die Kombination aus Feldarbeit und Laborexperimenten in Südafrika, theoretischer Modellierung in Wageningen und genomischer sowie zellbiologischer Analyse in Potsdam war entscheidend dafür, das Rätsel der spiegelbildlichen Blüten umfassend zu lösen“, sagt Seniorautor Prof. Michael Lenhard von der Universität Potsdam.
„Unsere Ergebnisse unterstreichen außerdem, dass Supergene ein wiederkehrendes Prinzip sind, wenn mehrere Merkmale perfekt aufeinander abgestimmt werden müssen – hier die Ausrichtung von Griffel und Staubblatt“, resümiert Xue. „Das hilft uns besser zu verstehen, wie Pflanzen ihre Bestäuber präzise ‚programmieren‘ und damit Artenbildung und ökologische Anpassung vorantreiben.“

Universität Potsdam

Originalpublikation:

Haoran Xue, Marco Saltini, Nicola Illing, Kelly Shepherd, Olivia Page-Macdonald, Oliver Marketos, Caroline Robertson, Anand Shankar, Sarah Süß, Christian Kappel, Saleh Alseekh, Eva E. Deinum, Robert A. Ingle, Michael Lenhard: Supergene control of chiral development in mirror-image flowers, Science, https://doi.org/10.1126/science.aeb1157

Molekulare Präzisionswerkzeuge gegen verborgenen Hunger

Fri, 31 Jul 2026 09:40:29 +0200

Mehr als 700 Millionen Menschen leiden unter Kalorienmangel – dem „klassischen“ Hunger, aber über zwei Milliarden Menschen sind von „verborgenem Hunger“ betroffen, weil ihnen wichtige Mikronährstoffe wie Vitamine und Mineralstoffe fehlen. Der Klimawandel verschärft diese Krise zusätzlich, da er die Nahrungsqualität wichtiger Nutzpflanzen verringert.
Die „Grüne Revolution“ der 1960er-Jahre steigerte zwar die Erträge vieler Kulturpflanzen deutlich, ging jedoch häufig zulasten der Nahrungsqualität. Herkömmliche Züchtungsmethoden stoßen bei der Lösung dieses Problems bislang an Grenzen – insbesondere wenn es darum geht, den Vitamingehalt von Pflanzen zu steigern.

Die Autorinnen und Autoren des Artikels – Dominique Van Der Straeten von der Universität Gent, Alisdair Fernie vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie und ihre Kolleginnen und Kollegen – beschreiben, wie CRISPR-Cas und verwandte genetische Technologien den Vitamin- und Mineralstoffgehalt von Nutzpflanzen gezielt verbessern können. Gleichzeitig könnten solche Verfahren die Widerstandskraft der Pflanzen gegenüber klimabedingtem Stress erhöhen, etwa gegenüber Trockenheit, Versalzung von Böden oder Überschwemmungen.

Bereits heute gibt es Beispiele für solche Entwicklungen: Dazu gehören „Goldener Reis“, der reich an Provitamin A ist, Reis und Kartoffeln mit erhöhtem Folatgehalt sowie gentechnisch veränderte Tomaten mit mehr Vitamin D. Solche Innovationen könnten dazu beitragen, den täglichen Bedarf an wichtigen Nährstoffen über Grundnahrungsmittel besser zu decken.

Die Autorinnen und Autoren betonen, dass Biofortifikation mithilfe genetischer Technologien eine kostengünstige und langfristige Lösung bieten kann. Sie birgt das Potenzial, besonders gefährdete Bevölkerungsgruppen schnell zu erreichen und die weltweite Mangelernährung zu reduzieren.
Mit Blick auf das Ziel der Vereinten Nationen, den globalen Hunger bis 2030 zu beenden, könnten international abgestimmte und auf wissenschaftlichen Erkenntnissen basierende Regelungen die Einführung geneditierter Nutzpflanzen unterstützen. Davon könnten Regionen, die am stärksten von Hunger und Klimawandel betroffen sind am meisten profitieren.

Aufklärung, der Austausch mit der Öffentlichkeit und internationale Zusammenarbeit sind entscheidend, damit die biologische Vielfalt sowohl bei Kulturpflanzen als auch in natürlichen Ökosystemen erhalten bleibt – und damit zugleich möglichst viele Menschen von Innovationen in der modernen Pflanzenzüchtung profitieren können.

Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie

Originalpublikation:

Van Der Straeten, D., Bulut, M., Cao, D. et al. Genetic technologies to enhance crop nutritional value under climate change. Nature 654, 877–891 (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10593-6

Kann man mit der Wahl der richtigen Baumart auf kontaminierten Böden Holz produzieren?

Thu, 30 Jul 2026 12:21:10 +0200

Seit Jahrhunderten belasten handwerkliche und industrielle Aktivitäten viele Böden stark mit Schwermetallen wie Zink, Cadmium, Kupfer und Blei, was eine Gefahr für die Umwelt und die menschliche Gesundheit darstellt. Die Sanierung ist oft schwierig und kostspielig, insbesondere wenn grössere Flächen betroffen sind. Daher müssen viele Standorte so bewirtschaftet werden, dass keine Schadstoffe ins Grundwasser oder in benachbarte Ökosysteme gelangen. Eine vielversprechende Lösung ist die Phytostabilisierung – der Einsatz von Pflanzen, um die Verbreitung von Schadstoffen in die Umwelt zu verringern. Bäume eignen sich aufgrund ihrer langen Lebensdauer und ihres ausgedehnten Wurzelsystems besonders gut dafür. Um herauszufinden, welche Baumarten dafür in Frage kommen, haben Forscher der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL und der ETH Zürich das Stabilisierungspotenzial von sieben mitteleuropäischen Baumarten verglichen.

Experiment mit kontaminiertem Boden

Die Forscher liessen die Bäume fünf Jahre lang in Böden wachsen, deren Schwermetallkonzentrationen denen an kontaminierten Standorten ähnelten. Sie massen die Metallkonzentrationen in den Wurzeln, Stämmen und Blättern und verglichen sie mit Bäumen, die in unkontaminiertem Boden wuchsen. Die Ergebnisse wurden als Titelgeschichte der Fachzeitschrift Plants veröffentlicht. Die ausgewählten Baumarten stehen für zwei gegensätzliche Wachstumsstrategien (siehe Kasten). Vier «akquisitive» Arten, darunter die Grauerle (Alnus incana), die Zitterpappel (Populus tremula), die Korbweide (Salix viminalis) und die Silberbirke (Betula pendula), benötigen grosse Mengen an Nährstoffen. Demgegenüber haben die drei «konservativen» Arten, nämlich die Fichte (Picea abies), die Buche (Fagus sylvatica) und der Bergahorn (Acer pseudoplatanus), einen geringeren Nährstoffbedarf.

Während alle sieben Arten auf kontaminierten Böden ähnliche Schwermetallkonzentrationen in ihren Wurzeln enthielten, unterschied sich die Menge, die in die oberirdischen Teile transportiert wurde. Die akquisitiven Arten transportierten mehr Zink und Cadmium in ihre Stängel und insbesondere in ihr Laub, was wahrscheinlich auf ihren höheren Nährstoffbedarf zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu hielten die konservativen Arten überschüssige Metalle von ihren Stängeln und ihrem Laub fern und speicherten überschüssiges Zink in einigen Fällen stattdessen in spezialisierten Wurzelstrukturen. Demnach enthielt das Holz der konservativen Arten nicht mehr Schwermetalle als das Holz von Bäumen, die auf unbelastetem Boden gewachsen waren. «Wir waren überrascht, wie deutlich sich die beiden Wachstumsstrategien voneinander unterschieden», sagt Madeleine Günthardt-Goerg, Erstautorin der Studie. «Dies gibt uns praktische Anhaltspunkte dafür, welche Baumarten wir für belastete Standorte wählen sollten.»

Wälder als Retter

Aufgegebene, kontaminierte Standorte werden oft spontan von Waldbäumen wiederbesiedelt. Die Auswahl geeigneter Baumarten mit konservativen Wachstumsstrategien könnte dazu beitragen, Schadstoffe im Boden einzuschliessen, zu verhindern, dass Metalle durch herabfallende und verrottende Blätter wieder in den Kreislauf gelangen, und gleichzeitig unverseuchte Holzprodukte zu liefern.

«Eine angepasste Waldbewirtschaftung könnte es uns ermöglichen, kontaminierte Standorte auf kosteneffiziente Weise wieder in den Wirtschaftskreislauf einzubinden», sagt Pierre Vollenweider, Forscher an der WSL und Letztautor der Studie. «Der nächste Schritt wäre, diesen Ansatz unter realen Bedingungen an kontaminierten Standorten zu testen.»

Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

Originalpublikation:

Günthardt-Goerg, M.S.; Schulin, R.; Schleppi, P.; Vollenweider, P. Belowground and Aboveground Responses to Mixed Metal Contamination in Native Central European Trees in Relation to the Species-Specific Autecology. Plants 2026, 15, 1269. https://doi.org/10.3390/plants15081269

Wenn Natur nicht nur erholt, sondern auch stärkt

Thu, 30 Jul 2026 11:05:52 +0200

Ein Spaziergang im Park nach einem anstrengenden Tag gilt als klassisches Beispiel dafür, wie Natur beim Abschalten und Erholen helfen kann. Doch natürliche Umgebungen könnten noch mehr leisten: Sie fördern möglicherweise Stimmung und geistige Leistungsfähigkeit auch dann, wenn Menschen nicht zuvor gestresst oder erschöpft waren. Zu diesem Schluss kommt eine im Journal of Environmental Psychology veröffentlichte Übersichtsarbeit von Wissenschaftlerinnen des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung.

Die Umweltpsychologie untersucht seit Jahrzehnten die regenerativen Wirkungen der Natur: die Erholung von geistiger Erschöpfung, Stress oder negativen Emotionen durch den Aufenthalt in natürlichen Umgebungen. Die Autorinnen der neuen Arbeit argumentieren jedoch, dass ein anderer Aspekt bislang kaum untersucht wurde: die Möglichkeit, dass Natur Menschen auch ohne vorherige Belastung durch instorative Effekte stärken kann. Gemeint sind Verbesserungen von Aufmerksamkeit, Stimmung oder Wohlbefinden, die von einem neutralen Ausgangszustand ausgehen und keine vorherige Erschöpfung voraussetzen.

Für die Übersichtsarbeit werteten die Wissenschaftlerinnen 54 Studien mit insgesamt 61 Experimenten aus, die die Wirkung natürlicher und städtischer Umgebungen auf kognitive Leistung, emotionale Zustände oder das subjektive Erholungsempfinden untersuchten. Dabei kategorisierten sie die Studien danach, ob die Teilnehmenden vor der Naturerfahrung gezielt einem Stressor ausgesetzt wurden, ob bereits die Studiendurchführung selbst eine mentale Belastung verursachte oder ob die Untersuchung ohne vorherige Belastung stattfand.

Die Analyse zeigt eine deutliche Schieflage: Der überwiegende Teil der untersuchten Studien befasste sich mit Erholung und Regeneration nach Stress oder mentaler Belastung. Nur wenige Studien untersuchten gezielt, ob Natur Aufmerksamkeit, Stimmung und Wohlbefinden auch ohne vorherige Beanspruchung fördern kann. Gleichzeitig berichteten diese Studien durchweg positive Effekte auf die kognitive Leistungsfähigkeit und überwiegend positive Auswirkungen auf das emotionale Befinden. Aufgrund ihrer geringen Zahl weisen die Autorinnen jedoch darauf hin, dass die Ergebnisse vorsichtig interpretiert werden sollten.

„Die Umweltpsychologie ist seit vielen Jahren stark von der Frage geprägt, wie Natur Menschen nach Stress oder Erschöpfung hilft“, sagt Erstautorin Johanna Prugger, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Forschungsbereich Umweltneurowissenschaften des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung. „Unsere Analyse legt nahe, dass wir dadurch möglicherweise einen grundlegenderen Wirkmechanismus übersehen haben – nämlich, dass Natur menschliche Funktionen auch verbessern kann, wenn gar keine vorherige Belastung vorliegt.“

Die Autorinnen sehen erheblichen Forschungsbedarf. Zukünftige Studien sollten gezielt untersuchen, ob und unter welchen Bedingungen Natur die Leistungsfähigkeit und das Wohlbefinden von Menschen steigern kann, ohne dass zuvor Stress oder Erschöpfung vorliegen. Darüber hinaus seien präzisere theoretische Konzepte, neue Messinstrumente und alltagsnähere Untersuchungsdesigns nötig, um die unterschiedlichen Wirkungsweisen natürlicher Umgebungen besser voneinander abzugrenzen.

„Wir stehen erst am Anfang des Verständnisses, wie Natur auf den Menschen wirkt“, sagt Simone Kühn, Direktorin am Forschungsbereich Umweltneurowissenschaften des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung. „Die Forschung hat bisher vor allem die Rolle von Natur als Erholungsraum betrachtet. Zukünftige Studien sollten der Frage nachgehen, ob Natur auch Ressourcen stärken und Menschen langfristig widerstandsfähiger gegenüber Belastungen machen kann.“

Die Ergebnisse könnten auch praktische Konsequenzen für die Gestaltung lebenswerter Städte haben. Wenn Natur nicht nur der Erholung dient, sondern auch Konzentration, Selbstregulation und psychische Widerstandskraft stärkt, gewinnt die Bedeutung von Grünflächen in Städten, Schulen und Arbeitsumgebungen zusätzlich an Gewicht. Naturnahe Räume wären dann nicht nur Orte der Regeneration, sondern auch eine wichtige Ressource für die langfristige Förderung von Gesundheit, Wohlbefinden und mentaler Resilienz.

Max-Planck-Institut für Bildungsforschung

Originalpublikation:

Prugger, J., & Kühn, S. (2026). The blind spot in research on nature's benefits: Restorative versus instorative effects and potential biases. Journal of Environmental Psychology. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2026.103114