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Gesetzesentwurf der EU-Kommission zu Pestiziden: Europäische Forscher*innen benennen Risiken

Fri, 19 Jun 2026 15:01:52 +0200

Die Europäische Kommission hat ein neues Gesetzespaket vorgelegt. Es soll zentrale Bestimmungen reformieren, die bisher für die Zulassung von Pestiziden gelten. Das „Omnibus-Paket X: Sicherheit von Lebens- und Futtermitteln“ ist Teil einer umfassenden Strategie, mit der die Kommission Rechtsvorschriften in der Europäischen Union (EU) vereinfachen und den Verwaltungsaufwand senken möchte.

Wissenschaftler*innen von 27 europäischen Forschungseinrichtungen benennen nun in einem Artikel im Policy Forum der renommierten Zeitschrift Science Risiken der Neuregelung. Die Autor*innengruppe unter Leitung von Dr. Dimitry Wintermantel von der Universität Freiburg und Dr. Julia Osterman von der Universität Göteborg weisen darauf hin, dass die geplante Reform zentrale Schutzmechanismen der Zulassung schwäche. Die Forschenden legen in ihrem Artikel Empfehlungen vor, wie die EU die schädlichen Auswirkungen von Pestiziden langfristig reduzieren und gleichzeitig den Zulassungsvorgang effizient gestalten könne.

„Das Omnibus-Paket würde die regelmäßige Neubewertung von Pestizid-Wirkstoffen weitgehend abschaffen und bestehende Schwachstellen der Risikoabschätzung vor der Marktzulassung unkorrigiert lassen“, sagt Wintermantel. „Das erhöht die Risiken von Pestiziden für die Biodiversität und die menschliche Gesundheit. Wir sind der Auffassung, dass das Paket damit eindeutig das Vorsorgeprinzip untergräbt und europäischen und internationalen Umweltschutzzielen entgegenwirkt.“

Neubewertung von Wirkstoffen
Derzeit sind Pestizid-Wirkstoffe meist für zehn Jahre auf EU-Ebene zugelassen. Danach können Hersteller eine Weiterzulassung beantragen und müssen dabei Daten zur Sicherheit des Wirkstoffs vorlegen. Dieser durchläuft dann eine erneute Risikoanalyse.

Die Autor*innen stellen heraus, dass mit dem Omnibus-Paket die meisten Wirkstoffe unbegrenzt zugelassen würden und die regelmäßige Neubewertung entfalle. Problematisch sei dabei, dass es nach der Zulassung weder ein systematisches Monitoring gebe, das Pestizid-Risiken aufdecke, noch einen Mechanismus, der daraufhin automatisch eine Nachprüfung auslöse. Zudem erfolge dadurch eine Beweislastumkehr vom Hersteller zu den Behörden. „In der Praxis hat sich die regelmäßige Neubewertung als ein wichtiges Instrument erwiesen. Seit 2011 haben 59 Wirkstoffe aufgrund von Gesundheits- oder Umweltbedenken keine Neu-Zulassung erhalten“, sagt Wintermantel.

Einbeziehung wissenschaftlicher Erkenntnisse

Während die EU für die Zulassung von Pestizid-Wirkstoffen zuständig ist, werden die einzelnen Pestizid-Produkte auf nationaler Ebene der Mitgliedsstaaten genehmigt. Das Omnibus-Paket würde laut den Autor*innen dazu führen, dass wissenschaftliche Erkenntnisse auch bei der Zulassung solcher Produkte weniger einbezogen würden. Bislang müssen EU-Mitgliedsstaaten dabei den aktuellen Stand der Wissenschaft berücksichtigen. Das Paket würde dies zwar formal nicht aufheben, jedoch neu definieren: Als maßgeblich gelte künftig der Wissensstand der letzten EU-Wirkstoffprüfung, der bei unbegrenzter Zulassung weit zurückliegen könne.

Übergangsfristen für Wirkstoffe, deren Zulassung abgelaufen ist
Erhält ein Pestizid-Wirkstoff keine erneute Zulassung, dürfen Produkte, die ihn enthalten, nach der aktuellen Verordnung noch bis zu 18 Monate lang aufgebraucht werden. Das Omnibus-Paket verlängere diese Übergangsfrist auf bis zu drei Jahre – auch wenn der Wirkstoff seine Zulassung wegen Gesundheits- oder Umweltbedenken verloren habe, solange diese nicht als unmittelbar und schwerwiegend eingestuft würden.

„Entgegen dem Ziel des Omnibus-Vorschlags, Innovation zu fördern, birgt der Vorschlag vielmehr das Risiko, Innovationsanreize zu schwächen“, sagt Osterman. „Wenn ältere Produkte länger auf dem Markt verbleiben und keiner regelmäßigen Überprüfung mehr unterliegen, verringert sich der Druck, sicherere und innovativere Alternativen zu entwickeln.“

Empfehlungen für eine Reform zugunsten des Umweltschutzes und der Effizienz
Den Autor*innen zufolge könne der derzeitige Zulassungsstau, der aufgrund verzögerter Prüfungen bestehe, durch eine Investition von jährlich 15 Millionen Euro innerhalb von drei Jahren aufgelöst werden. Um Zulassungsprüfungen zu beschleunigen und hohe Schutzstandards zu sichern, sollten zudem nicht die Antragsteller selbst auswählen, welcher Mitgliedsstaat Pestizide bewerte. Stattdessen solle die EU die Aufgabe nach Expertise verteilen. Die EU müsse Bewertungskriterien vereinheitlichen und die Beweislast klar bei den Pestizidherstellern verankern.

Außerdem sollten Zulassungsstudien öffentlich zugänglich sein, um unabhängige Nachforschungen zu ermöglichen. Um mögliche Risiken nach der Zulassung aufzudecken, sollten Anwendungsdaten mit bestehendem Monitoring – etwa zu Bestäubern – verknüpft werden. Solche Anwendungsdaten erheben Landwirt*innen bereits jetzt. Zudem sollten verstärkt Pestizidrückstände in der Umwelt gemessen werden. Die gemeinsame Analyse dieser Daten würde Pestizide mit hohem Gefahrenpotenzial aufdecken und gezielte Nachprüfungen ermöglichen.

Mit diesen Maßnahmen, so das Fazit der Autor*innen, ließe sich die Zulassung von Pestiziden wissenschaftlich fundierter, transparenter und effizienter gestalten, ohne das Vorsorgeprinzip oder europäische Umweltschutzziele auszuhebeln.

(Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau)

Weitere Informationen
• Originalpublikation: Dimitry Wintermantel et al., EU Omnibus proposal increases pesticide risks. Science, DOI: 10.1126/science.aeg8744 (Online-Vorabpublikation).
• Dr. Dimitry Wintermantel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Naturschutz und Landschaftsökologie der Universität Freiburg. Er forscht an der Schnittstelle zwischen der Ökologie von Insektenbestäubern und der Risikobewertung von Pflanzenschutzmitteln. Seine Forschung konzentriert sich darauf, wie Pestizide Bienen und andere Insekten sowie die von ihnen erbrachten Bestäubungsleistungen beeinflussen.
• Dr. Julia Osterman ist Wissenschaftlerin an der Universität Göteborg. In ihrer Forschung untersucht sie, welchen Beitrag Bestäuber zur Lebensmittelproduktion haben und wie man Landwirtschaft bestäuberfreundlicher gestalten kann.
• Die Autor*innen wurden durch Finanzierung innerhalb mehrerer „Horizon Europe“-, „Horizon 2020“- und „Biodiversa+“-Projekte der Europäischen Union unterstützt. Weiterhin wurden sie durch den Schwedischen Forschungsrat (Formas) und die schwedische Regierung unterstützt.

Waren Neandertaler wirklich so anders als wir?

Fri, 19 Jun 2026 14:52:55 +0200

Waren Neandertaler von Anfang an grundlegend anders als wir modernen Menschen? Diese Frage beschäftigt die Forschung seit Jahrzehnten. Eine neue Studie zu außergewöhnlich seltenen Überresten von Neandertaler-Säuglingen aus der Sesselfelsgrotte in Niederbayern, an der auch Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) beteiligt waren, liefert nun wichtige neue Hinweise. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich Neandertaler und moderne Menschen in ihrer frühesten Entwicklung deutlich ähnlicher waren als bislang oft angenommen.

Erwachsene Neandertaler hatten einen deutlich anderen Körperbau als moderne Menschen – doch es gibt auch überraschende Gemeinsamkeiten. „Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass beide Menschenformen zumindest während der späten Schwangerschaft bemerkenswert ähnliche Wachstumsprozesse durchliefen“, erklärt Prof. Dr. Thorsten Uthmeier, Inhaber des Lehrstuhls für Ur- und Frühgeschichte an der FAU. Diese neuen Untersuchungserkenntnisse liefern weitere Hinweise für die anhaltende Debatte: „Wir wissen über genetische Analysen, dass Neandertaler und moderne Menschen eng miteinander verwandt waren. Trotzdem gibt es eine intensive Diskussion darüber, ob die genetische Verwandtschaft ausreicht, um Neandertaler als Unterart derselben Art zuzurechnen, der auch wir angehören, also dem Homo sapiens.“

Ein internationales Forschungsteam untersuchte mithilfe hochauflösender Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) die Fossilien von drei jungen Neandertalern, die vor etwa 75.000 bis 50.000 Jahren lebten – Knochenfragmente eines Neandertaler-Fötus sowie Milchzähne zweier Kinder. Die neuen Analysen des um die Geburt herum verstorbenen Fötus sprechen dafür, dass die Entwicklung des Skeletts vor der Geburt weitgehend den Mustern entspricht, die auch bei heutigen Menschen zu beobachten sind.

Überraschend ähnliche Entwicklung vor der Geburt
Die Mikro-CT-Untersuchungen zeigen, dass die Knochen des Fötus typische Merkmale eines schnellen Wachstums im letzten Schwangerschaftsdrittel aufweisen. Insgesamt ergibt sich damit ein Bild, das dem vorgeburtlichen Entwicklungsverlauf moderner Menschen bemerkenswert ähnelt.

Zwar fanden die Forschenden in einigen Knochen auch Hinweise auf gegenüber den modernen Menschen leicht fortgeschrittenere Wachstumsprozesse. Diese Unterschiede ändern jedoch nichts an der zentralen Erkenntnis der Studie: Neandertaler scheinen in den frühesten Phasen ihrer Entwicklung keinem grundsätzlich anderen biologischen Programm gefolgt zu sein als Homo sapiens.

Zähne liefern Einblicke in die frühe Kindheit
Zusätzliche Hinweise auf das Leben junger Neandertaler lieferten die beiden untersuchten Milchzähne. In ihnen entdeckte das Forschungsteam Mineralisierungsstörungen, die auf physiologische Belastungen bereits vor oder kurz nach der Geburt hindeuten. Solche Veränderungen werden unter anderem mit Vitamin-D- oder Kalziummangel in Verbindung gebracht, ihre genaue Ursache lässt sich jedoch nicht mehr bestimmen.
Sollte sich die Interpretation bestätigen, könnten die Funde aus der Sesselfelsgrotte zu den ältesten bekannten Nachweisen solcher frühen Entwicklungsstörungen bei Neandertalern gehören.

Die Studie entstand im Rahmen des von National Geographic geförderten SHARP-Projekts unter der Leitung von Alvise Barbieri am Interdisciplinary Center for Archaeology and Evolution of Human Behaviour (ICArEHB) der Universität Algarve.

(Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)

Direkt zur Studie:
https://doi.org/10.1098/rsos.260485

Kornblume und Feldlerche geraten aus dem Blick: Jüngere Erwachsene kennen deutlich weniger typische Arten ihrer Umgebung

Fri, 19 Jun 2026 12:46:02 +0200

Für die Studie sollten die Teilnehmenden alle Wildpflanzen und Vogelarten nennen, die ihnen aus ihrer Umgebung bekannt sind. Anders als bei klassischen Artenkenntnistests mit Fotos untersuchte das Forschungsteam damit, welche Arten tatsächlich spontan im Wissen der Menschen verankert sind.
Insgesamt nannten die Befragten 165 verschiedene Pflanzen sowie 116 Vogelarten und Vogelgruppen. Viele dieser Nennungen entfielen jedoch auf allgemein bekannte Arten. Typische Pflanzen und Vögel der Agrarlandschaft wurden deutlich seltener genannt. Im Durchschnitt konnten die Teilnehmenden lediglich zwei charakteristische Pflanzenarten und drei charakteristische Vogelarten nennen. Gleichzeitig kommen in der Untersuchungsregion 62 typische Pflanzenarten und 25 typische Vogelarten der Agrarlandschaft vor. Die große Mehrheit dieser Arten war den Befragten nicht bekannt oder wurde nur von sehr wenigen Personen genannt.
Zu den bekanntesten Pflanzen gehörten Löwenzahn, Klatschmohn, Kornblume, Gänseblümchen und Brennnessel. Bei den Vögeln wurden vor allem Spatzen, Krähen, Meisen, Amseln und Störche genannt. Viele weitere Arten, die regelmäßig in Agrarlandschaften vorkommen, spielten dagegen im Wissen der Befragten kaum eine Rolle.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass viele Menschen nur einen kleinen Teil der Arten kennen, die ihre Landschaft prägen. Besonders typische Pflanzen und Vögel der Agrarlandschaft sind auch kulturell von besonderer Bedeutung. Sie geraten zunehmend aus dem Blick, was auf einer immer mehr entkoppelten Beziehung zwischen unserer Kultur und unseren Landschaften hindeutet“, sagt Dr. Maria Kernecker, Wissenschaftlerin am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) und Co-Autorin der Studie.

Deutliche Unterschiede zwischen jüngeren und älteren Generationen
Die Analyse zeigt einen klaren Zusammenhang zwischen Alter und Artenkenntnis. Mit zunehmendem Alter stieg die Zahl der genannten Pflanzen- und Vogelarten deutlich an. Besonders groß waren die Unterschiede zwischen den jüngsten Erwachsenen und den mittleren Altersgruppen.
Typische Arten der Agrarlandschaft wie Kornblume, Kamille, Schafgarbe, Star oder Feldlerche wurden deutlich häufiger von Menschen über 45 Jahren genannt. Jüngere Erwachsene nannten dagegen häufiger sehr allgemeine oder weit verbreitete Arten wie Löwenzahn, Gänseblümchen oder Brennnessel sowie unspezifische Gruppen wie Greifvögel, Tauben oder Krähen.
Die Forschenden sehen darin Hinweise auf einen schleichenden Verlust von Wissen über die biologische Vielfalt der eigenen Umgebung. Frühere Untersuchungen zeigen, dass Artenkenntnis eng mit Interesse an Natur und der Bereitschaft zum Engagement für den Naturschutz verbunden sein kann.

Artenkenntnis als Grundlage für den Schutz der Biodiversität
Die Studie macht deutlich, dass viele Arten zwar noch in der Landschaft vorkommen, aber kaum noch Teil des gesellschaftlichen Wissens sind. Besonders betroffen sind Pflanzen- und Vogelarten, die typisch für artenreiche Felder und Wiesen sind. Sie helfen Fachleuten dabei, den Zustand von Lebensräumen zu bewerten und Veränderungen der biologischen Vielfalt sichtbar zu machen.

Neu an der Untersuchung ist, dass sie nicht die Fähigkeit zur Bestimmung einzelner Arten getestet hat, sondern erforschte, welche Pflanzen und Tiere tatsächlich zum alltäglichen Wissen der Menschen gehören. Dadurch wird sichtbar, welche Arten im kulturellen Gedächtnis einer Region präsent sind und welche zunehmend in Vergessenheit geraten.
Das Studiendesign hat zugleich Grenzen. Die Untersuchung wurde in zwei Städten und ihrem Umland in Nordwestsachsen durchgeführt. Die Ergebnisse liefern daher keine repräsentativen Aussagen für ganz Deutschland. Zudem erfasst die Methode vor allem spontan verfügbares Wissen und nicht die gesamte Artenkenntnis einer Person. Die Autorinnen und Autoren empfehlen deshalb weitere Untersuchungen mit ergänzenden Methoden.
Die Forschenden sehen Potenzial in Umweltbildungsangeboten, die Menschen wieder stärker mit ihrer Umgebung in Kontakt bringen. Dazu gehören Unterricht im Freien, Naturbeobachtungen oder praktische Erfahrungen mit Pflanzen und Tieren. Solche Angebote könnten dazu beitragen, das Wissen über Artenvielfalt zu stärken und das Verständnis für die Bedeutung funktionierender Ökosysteme zu fördern.

„Wer die Arten seiner Umgebung kennt, kann Veränderungen in der Natur leichter wahrnehmen und ihre Bedeutung für funktionierende Ökosysteme besser verstehen. Artenkenntnis ist deshalb mehr als reines Faktenwissen – sie ist eine wichtige Grundlage für den Erhalt der biologischen Vielfalt“, sagt Dr. Tobias Naaf, Co-Autor der Studie vom ZALF.

(Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.)

Originalpublikation:
Naaf, T. & Kernecker, M. (2026). Young adults in eastern Germany know dandelion and sparrows but few farmland species. Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine, 22, 51. https://doi.org/10.1186/s13002-026-00908-2. Veröffentlicht Open Access unter der Lizenz CC BY 4.0: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Hinweis zum Text:
Dies ist eine mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (Mistral-large-3) erstellte Zusammenfassung des Originaltextes:

Pflanzenhormone sind fester Bestandteil der Säugetier-Physiologie

Fri, 19 Jun 2026 12:40:57 +0200

In der Biologie galten Zytokinine lange Zeit als exklusive Regulatoren des Pflanzenreichs, die dort unter anderem das Wachstum und die Reaktion auf Stress steuern. Dass diese Stoffe auch im menschlichen Organismus eine wesentliche Rolle spielen könnten, war bisher kaum erforscht. Ein Forschungsteam vom Biozentrum der Universität Würzburg hat jetzt jedoch nachgewiesen, dass Zytokinine systemisch in verschiedenen Organen von Säugetieren – und damit auch beim Menschen – vorkommen.

Seine Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Gut Microbes veröffentlicht. Verantwortlich dafür waren die Biochemikerin PD Dr. Eman M. Othman-Sholkamy und der Bioinformatiker Professor Thomas Dandekar.

Das Forschungsteam zeigt am Beispiel von fünf verschiedenen Spezies – vom Fleisch- bis zum Allesfresser –, dass Zytokinine fester Bestandteil der Säugetier-Physiologie sind. Darüber hinaus gelang den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Nachweis, dass diese Botenstoffe nicht lokal begrenzt vorliegen, sondern über die Blutbahn im gesamten Körper verteilt werden.

Allerdings gibt es deutliche Unterschiede der Zytokinin-Konzentrationen bei Pflanze und Säugetier: In Pflanzen liegen die Werte etwa vier- bis zehnmal höher als im tierischen oder menschlichen Blutserum. Dennoch sind diese Moleküle vermutlich keine rein passiven Begleitstoffe. Die Forschungsergebnisse legen nahe, dass sie wichtige Funktionen übernehmen könnten, etwa beim Muskelwachstum, in Prozessen der Zellalterung oder beim Schutz von Nervenzellen.

Die Rolle von Ernährung und Darmbakterien
Um den Ursprung der Zytokinine zu identifizieren, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kontrollierte Fütterungsexperimente durchgeführt und im Anschluss daran das Mikrobiom der Tiere unter die Lupe genommen. Mikrobiom: Der Begriff beschreibt die Gesamtheit aller Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien, Viren und Pilze, die den Körper besiedeln. Um die genetischen Grundlagen zu verstehen, haben sie einen gewaltigen Datensatz von 2,3 Milliarden Gen-Sequenzen aus dem Global Microbial Gene Catalogue analysiert. Die zentralen Ergebnisse lauten:

• Einfluss der Nahrung: Ein achtstündiger Fastenzeitraum führte bei Mäusen zu einer signifikanten Absenkung der Hormonwerte im Blutserum und Urin. Dies belegt, dass die tägliche Aufnahme über die Nahrung eine primäre Quelle für den Zytokinin-Pool darstellt.

• Bedeutung der Darmflora: In sogenannten „keimfreien“ Mäusen, denen ein natürliches Mikrobiom fehlt, wurden deutlich geringere Mengen der Botenstoffe nachgewiesen. Metagenom-Analysen identifizierten jedoch spezifische Gene für die Zytokinin-Produktion in verschiedenen Bakterienstämmen.

• Eigene Zytokinin-Produzenten: Eine besondere Rolle könnte das körpereigene Gen TRIT1 spielen. Dieses Gen ist mit der Synthese spezieller Zytokinin-Typen assoziiert. Sein Vorhandensein deutet darauf hin, dass Säugetiere nicht nur auf externe Quellen angewiesen sind, sondern ein eigenes genetisches Repertoire besitzen, um diese Stoffe in geringen Mengen selbst herzustellen.

• Inaktive Hormonspeicher: Im Rahmen der biochemischen Analyse stießen die Forscherinnen und Forscher auf das sogenannte Zytokinin-O-Glucosid. Diese Verbindung fungiert im Körper als inaktive Speicherform des Hormons, die bei Bedarf in die aktive Wirkform umgewandelt werden kann.

Ein Botenstoff in vielen Organen
Die Verteilung der Zytokinine beschränkt sich keineswegs auf das Blut. Die Forschenden wiesen die Stoffe in Niere, Herz und Leber nach. Diese flächendeckende Präsenz in lebenswichtigen Organen unterstreicht ihren Worten nach die potenzielle biologische Relevanz. „Wenn diese Stoffe systemisch in peripheren Geweben vorgehalten werden, liegt die Vermutung nahe, dass sie Einfluss auf grundlegende Prozesse wie die zelluläre Alterung oder die Immunantwort nehmen könnten“, sagt Erstautorin Eman M. Othman-Sholkamy. Dementsprechend könnten die Ergebnisse eine hohe medizinische und gesellschaftliche Bedeutung für das Verständnis der langfristigen Gesundheitserhaltung besitzen.

Neue Wege für die Gesundheitsforschung

„Das Vorkommen dieser ‚botanischen‘ Hormone im menschlichen Körper eröffnet möglicherweise neue Ansätze für die Medizin“, ergänzt Thomas Dandekar. Künftige Studien sollten deshalb klären, inwiefern Zytokinine therapeutisch bei Entzündungen oder neurodegenerativen Erkrankungen wie Chorea Huntington eingesetzt werden können.

Eman M. Othman-Sholkamy, Muhammed Naseem und Thomas Dandekar gehörten zu den ersten Forschungsgruppen, die sich mit Zytokininen im Zusammenhang mit Infektionen (Naseem et al., 2012), deren Signale in allen Bereichen des Lebens (Naseem et al., 2015) sowie deren Vorkommen beim Menschen, bei Säugetieren und beim Schutz vor Redoxstress (Othman-Sholkamy et al., 2016) befassten.

Zusammen haben die drei Autoren zwanzig wissenschaftliche Studien zu diesem Thema veröffentlicht. Parallel zu der hier vorgestellten Studie veröffentlichten sie zudem einen Übersichtsartikel in Gut Microbes. Darin geben sie einen umfassenden Überblick über Zytokinine und das menschliche Mikrobiom als unverzichtbaren biologischen Partner, der den Stoffwechsel, das Immunsystem und die Wirksamkeit von Medikamenten maßgeblich beeinflusst.

(Julius-Maximilians-Universität Würzburg)

Originalpublikation:
Eman M. Othman, Elena Bencurova, Pamela Ferretti, Peer Bork, Alvaro Rodriguez del Rio, Jaime Huerta-Cepas, Ignazio Caruana, Rania Abdel-latif, Aman Akash, Alfonso Albacete, Feras Lafi, Thomas Dandekar & Muhammad Naseem (2026). Diet and microbiome shape small-molecule cytokinin pools in mammals, Gut Microbes, 18:1, 2679497, DOI: 10.1080/19490976.2026.2679497

Gavanji, S., Suhail, M., Bencurova, E., Dandekar, T., & Othman, E. M. (2026). Recent advances and clinical relevance of microbiome dynamics in health and disease. Gut Microbes, 18(1). https://doi.org/10.1080/19490976.2026.2679197

Was wir über marine Hitzewellen in der Arktis wissen

Fri, 19 Jun 2026 12:37:26 +0200

Marine Hitzewellen sind einzelne Extremereignisse, bei denen die Meerestemperaturen über mindestens fünf Tage überdurchschnittlich hoch sind. Sie entstehen, wenn warme Luft oder starke Sonneneinstrahlung das Wasser aufheizt oder Meeresströmungen ungewöhnlich warmes Wasser einspülen. „Jüngste Studien zeigen, dass die Anzahl an marinen Hitzewellen auch in der Arktis in den letzten Jahrzehnten deutlich zugenommen hat“, sagt Dr. Marylou Athanase vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Die Klimaforscherin hat in einer neuen Publikation den aktuellen Stand der Wissenschaft zusammengestellt, der zeigt, wie wenig erforscht diese Hitzeereignisse sind. Denn während die Forschung zu marinen Hitzewellen in den letzten Jahren weltweit einen Aufschwung erlebt hat, sind Studien in der Arktis nach wie vor rar und es gibt keine umfassende Bewertung der Eigenschaften, Treiber und Auswirkungen oder ihres Zusammenspiels. „Dabei kann in der Arktis schon eine kurzzeitige Erhitzung um den Bruchteil eines Grads kaskadenartige Auswirkungen auf das hitzeempfindliche polare Ökosystem und womöglich das globale Klimasystem haben“, so Marylou Athanase.

Was die Datenlage zeigt ist, dass Dauer, Intensität und Häufigkeit von marinen Hitzewellen in der Arktis seit den 1980er Jahren erheblich zugenommen haben. Die Temperaturen der Meeresoberfläche können bei solchen Extremereignissen bis zu 4 Grad Celsius über dem saisonalen Durchschnitt liegen. „Die Randmeere der Arktis entpuppen sich dabei durchweg als Hotspots“, erklärt Marylou Athanase. „Hier werden Hitzewellen an der Oberfläche pro Jahrzehnt bis zu 0,6 Grad heißer und kommen im Vergleich zum globalen Durchschnitt etwa doppelt so häufig vor. Die Schätzungen in allen arktischen Sektoren liegen zwischen 1 und 3 Ereignissen pro Jahr.“ Weiter unter der Oberfläche zwischen 50 und 500 Metern zeigen sich Hitzewellen ähnlich oder sogar noch intensiver. Am Meeresboden hingegen zeigt sich kaum ein Anstieg in der Häufigkeit oder Intensität, regional sogar eine Abnahme. Vor allem die Dauer von marinen Hitzewellen nimmt in der Arktis so schnell wie nirgendwo sonst auf der Welt zu und reicht je nach Region von etwa 10 bis 40 Tagen. Die längste Hitzewelle seit Beginn der Messungen zeigte sich 2016 in der Barentssee: Über 480 Tage lang lagen die Temperaturen an der Oberfläche und am Meeresboden um gut 1 Grad Celsius über dem Durchschnitt.

Was marine Hitzewellen in der Arktis antreibt
In der Arktis wirken Klimaprozesse, für die es in niedrigeren Breitengraden keine Entsprechung gibt und die eine bisher übersehene Klasse von Einflussfaktoren darstellen: das Vorkommen von Meereis, veränderte Wärmeflüsse zwischen Atmosphäre und Ozean sowie die Zufuhr von Ozeanwärme, die tief unter der arktischen Oberfläche gespeichert ist. „Vor allem zwei miteinander verbundene Mechanismen treiben die Zunahme von marinen Hitzewellen: die generelle Erwärmung des Ozeans und der Rückgang des Meereises“, sagt Marylou Athanase. „Die Wärmezufuhr aus der Atmosphäre in den Ozean hängt in der Arktis maßgeblich vom Meereis ab. Schmilzt es im Sommer, kann die Meeresoberfläche mehr Sonnenstrahlung aufnehmen, was wiederum die Erwärmung durch die Eis-Albedo-Rückkopplung verstärkt.“ So nahm der Arktische Ozean während der marinen Hitzewellen in 2007 und 2020 wegen der extrem geringen Eisbedeckung fast doppelt so viel Sonnenenergie auf wie im Sommer üblich.

Schmelzendes Meereis hat noch einen weiteren, verstärkenden Effekt: Das süße Wasser aus dem schmelzenden Eis legt sich in einer flachen Schicht auf das salzhaltige Ozeanwasser. Diese ist so dünn, dass schon eine geringere Wärmezufuhr ausreicht, um ihre Temperatur weit über den Durchschnitt zu heben. „Modellsimulationen schätzen, dass dieser Effekt marine Hitzewellen an der Oberfläche aufrechterhält und um durchschnittlich bemerkenswerte 20 Prozent verlängert und verstärkt“, so Marylou Athanase.

Im Arktischen Ozean können marine Hitzewellen auch aus der Tiefe ausgelöst werden, was sie grundlegend von Hitzewellen in anderen Ozeanen unterscheidet. Anders als in niedrigeren Breitengraden, wo sich das wärmste Wasser an der Oberfläche befindet, zirkuliert in der Arktis das aus dem Atlantik einströmende warme Wasser in den tieferen Schichten. Stürme im Herbst oder Winter verwirbeln und vermischen das Meer, und transportieren diese gespeicherte Wärme potenziell aus den Tiefen an die Oberfläche. Schätzungen zufolge ist ein solcher Aufstrom von warmem Wasser für etwa ein Fünftel aller marinen Hitzewellen an der arktischen Meeresoberfläche verantwortlich.

Nicht alle verstärkenden Faktoren sind im Ozean zu finden, auch die Bewölkung beeinflusst sowohl den Beginn als auch die Intensität von marinen Hitzewellen. „In nicht-polaren Ozeanen sind Hitzewellen oft mit einer Rückkopplung zwischen niedrigen Wolken, Sonnenstrahlung und der Meeresoberflächentemperatur verbunden“, so Marylou Athanase. „Höhere Temperaturen verringern die Bewölkung in den unteren Schichten der Atmosphäre, dadurch kann mehr Sonnenstrahlung einfallen. Das verstärkt die Erwärmung und damit marine Hitzewellen.“ In der Arktis arbeitet dieser Mechanismus jedoch anders. Zwar erhöht eine stärkere Sonneneinstrahlung auch hier während des Sommers die Temperaturen an der Meeresoberfläche, die höheren Temperaturen und ausgedehnten eisfreien Meeresgebiete führen jedoch zu mehr Verdunstung und so zu einer stärkeren, nicht geringeren Bewölkung. Obwohl diese die Menge der Sonnenstrahlung verringert, welche die Oberfläche erreicht, kann dieser Kühleffekt durch zwei Faktoren ausgeglichen werden: Wenn sich das Meereis zurückzieht, nimmt die dunkle Meeresoberfläche mehr Sonnenenergie auf. Zudem strahlt die bewölkte Atmosphäre mehr Wärme zurück zur Oberfläche. „Tatsächlich fallen die jüngsten Anstiege der sommerlichen und herbstlichen Hitzewellen an der Meeresoberfläche mit moderaten Zunahmen der Wolkendecke zusammen“, sagt Marylou Athanase. „Ob jedoch letztendlich die erhöhte Sonneneinstrahlung oder die Bewölkung die größere Rolle bei der Entstehung arktischer mariner Hitzewellen spielt, ist für uns noch eine offene Frage.“

Im Zuge der fortschreitenden globalen Erhitzung gehen Zukunftssimulationen davon aus, dass es in der Arktis einige der weltweit stärksten Zunahmen hinsichtlich der Häufigkeit und Intensität mariner Hitzewellen geben wird. In der Forschung fehlt es jedoch noch an Studien, die speziell auf polare Bedingungen zugeschnitten sind. „Mit unserer Studie vervollständigen wir das globale Bild der marinen Hitzewellen, indem wir das ‚arktische Puzzleteil‘ hinzufügen. Und das zu einer Zeit, in der sich diese Region schneller verändert als jeder andere Ozean.“

(Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung)

Originalpublikation:
Athanase, M., Gou, R., Köhn, E.E. et al. Polar processes set Arctic marine heatwaves apart. Commun Earth Environ 7, 485 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03735-1

Ölpalme, Kokos und Soja sind für mehr Artensterben verantwortlich als gedacht

Fri, 19 Jun 2026 11:22:22 +0200

Wir schminken sie uns ins Gesicht, streichen sie uns aufs Brot, schlucken sie als Träger medizinischer Wirkstoffe oder verfüttern sie an Tiere: Öle von Pflanzen wie Kokos, Ölpalme oder Soja. Diese sogenannten Ölpflanzen werden immer mehr konsumiert und angebaut. Das hat Folgen für die Umwelt. Aber welche genau?

Dieser Frage ist ein Forschungsteam um Stephan Pfister, Professor für Quantitative Nachhaltigkeitsbewertung an der ETH Zürich, nachgegangen. Konkret untersuchten die Forschenden, wie stark der zunehmende Anbau und Konsum von Ölpflanzen weltweit Tier- und Pflanzenarten gefährdet. Es ist die weltweit erste Studie, die dieser Fragestellung nachgeht. «Aus Sicht des Umweltschutzes ist der Biodiversitätsverlust ein ebenso grosses globales Problem wie der Klimawandel», erklärt Pfister die Motivation für die Studie. In ihr analysierten die Forschende globale Daten zu Produktion, Handel und Landnutzung über mehrere Jahrzehnte und kombinierten dabei mehrere Modelle, um den Einfluss der Ölpflanzen auf die Biodiversität zu ermitteln.

Zuerst erstellten die Forschenden globale Karten des Ölpflanzenanbaus auf Basis von Satellitendaten, landwirtschaftlichen Statistiken und globalen Datensätze zu Anbauflächen.

Ebenfalls berechneten sie, wie stark verschiedene Formen der Landnutzung Tier- und Pflanzenarten gefährden. Dazu nutzten sie sogenannte Artenverlust-Faktoren, die anzeigen, wie viel die genutzten Flächen zum weltweiten Artenverlusts beitragen – je nach Region und Intensität der Landwirtschaft.

Drei Pflanzen sind hauptverantwortlich für Artensterben
Zudem versuchten die Forschenden die Auswirkungen des Ölpflanzenanbaus entlang der globalen Lieferketten sichtbar zu machen, wie Pfister erklärt. Dafür verknüpften er und sein Team die bereits erhobenen Daten mit einem globalen Wirtschaftsmodell, das internationale Lieferketten abbildet – vom Anbau über die Verarbeitung bis zum Endprodukt. So lässt sich etwa nachvollziehen, wie Soja aus Brasilien als Tierfutter in China oder Europa verfüttert wird und so letztlich den hohen Fleischkonsum ermöglicht.

Schliesslich analysierte das Team, wie die Faktoren Konsumverhalten, Bevölkerungswachstum und Effizienz in der Landwirtschaft zum Anstieg der Biodiversitätsverluste beitragen.

19 verschiedene Ölpflanzen wurden in der Studie untersucht. «Drei davon verursachen einen besonders grossen Teil der Auswirkungen: Ölpalme, Soja und Kokos», sagt Shuntian Wang, Doktorand bei Pfister. Zusammen stehen sie für rund 75 Prozent des Biodiversitätsverlusts durch Ölpflanzen.

Konsum als treibende Kraft für Verlust an Biodiversität
Gleichzeitig zeigt die Studie eine klare Entwicklung: Zwischen 1995 und 2020 ist der Verlust an Biodiversität um rund 80 Prozent gestiegen. Aber nicht in erster Linie wegen des weltweiten Bevölkerungswachstums.
Besonders betroffen sind tropische Regionen. Dort führt landwirtschaftliche Nutzung zu besonders grossen Verlusten an Biodiversität. Aber nicht nur, weil viele Ölpflanzen wie Ölpalmen oder Kokos nur dort wachsen. Sondern auch, weil es in diesen Regionen eine hohe Artenvielfalt gibt und die Erträge pro Fläche oft geringer sind und es deshalb oft zur Ausdehnung der Landwirtschaft und damit zur Zerstörung von Ökosystemen kommt, zum Beispiel durch Abholzung.

Globale Nachfrage treibt die Pflanzenöl-Produktion an
Diese Systeme liegen weit entfernt von den Verursachern: Wie die Studie aus Pfisters Team zeigt, ist mehr als die Hälfte der Auswirkungen dem Konsum in anderen Ländern zuzurechnen. Die Europäische Union, China und die USA stehen zusammen für über 80 Prozent dieser ausgelagerten Effekte. Während die EU vor allem Palmöl importiert, hängt der Einfluss Chinas vor allem mit Soja als Tierfutter zusammen.

Der Biodiversitätsverlust ist leider nichts, was man sofort stoppen könnte. Auch die langfristige Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen setzt Ökosysteme unter Druck. «Selbst wenn keine neue Entwaldung stattfindet, bleibt der Einfluss der aktuellen Landwirtschaft bestehen», sagt Pfister.

Ansätze für Lösungen
Um die bestehenden Probleme zu verringern, braucht es eine umweltfreundlichere Produktion, weniger Abholzung und eine Landwirtschaft, die Böden und Natur schützt. Auch unser Konsum müsste sich verändern. Doch globale Märkte erschweren einfache Lösungen. Die Nachfrage kann sich schnell in andere Regionen verlagern. «Ein wichtiger Hebel ist, in den Produktionsländern in bessere Produktion und den Schutz von Ökosystemen zu investieren», sagt Pfister.

(Eidgenössische Technische Hochschule Zürich - ETH Zürich)

Originalpublikation:
Wang S, Cabernard L, Bruckner M, Ajie M, Pfister S: Oil crop supply chains drive rising global biodiversity loss and outsource impacts to the tropics, Nature Food, 19. Juni 2026, DOI: 10.1038/s43016-026-01375-4

Wenn Zellgerüst-Proteine im Zellkern mitwirken

Fri, 19 Jun 2026 11:07:42 +0200

Bei der Entwicklung des Gehirns entstehen aus neuralen Stammzellen Schritt für Schritt spezialisierte Nervenzellen. Entscheidend ist dabei nicht nur, welche Zelltypen gebildet werden, sondern auch wann sie entstehen und wie sie anschließend ihren Platz im sich bildenden Gewebe finden – etwa in der Großhirnrinde. Forschende haben diese Prozesse bisher oft auf zwei Ebenen untersucht: im Zytoskelett, dem inneren Gerüst der Zelle, das Form und Bewegung ermöglicht, und im Zellkern, wo Genprogramme reguliert werden.

Ein Team um Prof. Magdalena Götz, Direktorin des Instituts für Stammzellforschung bei Helmholtz Munich und Professorin an der Ludwig-Maximilians-Universität, zeigt nun, dass diese Trennung zu einfach ist. Im Zellkern neuraler Stammzellen fanden die Forschenden zahlreiche Proteine des Zytoskeletts. Überraschend ist, dass sie im Zellkern in großer Zahl vorkommen und offenbar an Entwicklungsprogrammen mitwirken können. Eines dieser Proteine ist MAP1B – ein Protein, dessen Mutationen mit Entwicklungsstörungen des Gehirns verbunden sind.

Ausgangspunkt der Studie war eine umfassende Analyse der Proteine in neuralen Stammzellen. Dafür untersuchten die Forschenden Zellkerne und Zellplasma getrennt – sowohl in Zellen aus dem embryonalen Mausgehirn als auch in humanen neuralen Stammzellen, die im Labor aus umprogrammierten Körperzellen gewonnen wurden. „Überraschend war nicht, dass wir einzelne Proteine des Zytoskeletts im Zellkern fanden, sondern wie viele es waren“, sagt Dr. Florencia Merino, Erstautorin der Studie und zum Zeitpunkt der Durchführung der Forschungsarbeiten Doktorandin im Labor von Magdalena Götz. Für die weitere Untersuchung konzentrierte sich das Team auf das Protein MAP1B. Der Grund: Mutationen in MAP1B wurden bereits bei Menschen mit periventrikulärer Heterotopie beschrieben – einer Entwicklungsstörung, bei der einige Nervenzellen im Gehirn nicht an der richtigen Position liegen.

Um zu verstehen, welche Rolle MAP1B in neuralen Stammzellen spielt, untersuchte das Team die Funktion des Proteins im Zellplasma und im Zellkern getrennt. Dabei zeigte sich ein Gegensatz: Im Zellplasma begünstigt MAP1B die Differenzierung neuraler Stammzellen zu Nervenzellen. Im Zellkern dagegen trägt MAP1B dazu bei, den neuronalen Stammzellzustand länger aufrechtzuerhalten. „Die Funktion von MAP1B hängt offenbar davon ab, in welchem Bereich der Zelle es aktiv ist“, sagt Götz. „Im Zellplasma und im Zellkern bindet MAP1B an unterschiedliche Proteinkomplexe – und beeinflusst dadurch verschiedene Entwicklungsprogramme.“

Die Ergebnisse verändern den Blick auf die periventrikuläre Heterotopie, bei der einige Nervenzellen nicht dort liegen, wo sie während der Gehirnentwicklung hingelangen sollten. Anstatt in die neuronalen Schichten zu migrieren, verbleiben sie darunter an der falschen Stelle. Naheliegend war bisher die Erklärung, dass vor allem die Wanderung dieser Nervenzellen gestört ist. Die neuen Experimente sprechen jedoch dafür, dass die Fehlentwicklung früher beginnt – nämlich in den neuralen Stammzellen, aus denen die Nervenzellen hervorgehen: Stören Mutationen oder experimentelle Eingriffe die Funktion von MAP1B bereits dort, halten die Zellen länger an ihrem Stammzellprogramm fest. Dies führt zu einer Fehlzuordnung einiger von ihnen gebildeter Nervenzellen: Ein Teil von ihnen wandert langsamer und erreicht nicht die richtige Position. „Periventrikuläre Heterotopie ist demnach nicht allein eine Störung der Zellwanderung“, sagt Götz. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass auch eine frühe Fehlsteuerung der Zellidentität die Erkrankung verursacht.“

Um den Zusammenhang mit der Erkrankung genauer zu prüfen, untersuchte das Team auch humane Zellmodelle. Die Forschenden erzeugten zunächst neurale Stammzellen und daraus dreidimensionale Hirnorganoide – im Labor gezüchtete Modelle früher Gehirnstrukturen. Diese Organoide trugen Mutationen im Zytoskelettprotein MAP1B, die von Menschen mit periventrikulärer Heterotopie bekannt sind. In den Modellen reicherte sich mutiertes MAP1B verstärkt im Zellkern an. Zugleich fanden die Forschenden in den Organoiden Nervenzellen an Stellen, an denen sie in der normalen Entwicklung nicht auftreten sollten. Damit bildeten die Modelle zentrale Merkmale der Erkrankung nach. „Das stützt unsere Annahme, dass die verstärkte Anreicherung von MAP1B im Zellkern zur Fehlentwicklung beiträgt“, sagt Götz.

Was aber verändert MAP1B im Zellkern? Einen Hinweis fanden die Forschenden beim sogenannten BAF-Proteinkomplex. Er beeinflusst, welche Bereiche der DNA zugänglich sind – und damit, welche Gene abgelesen werden können. MAP1B bindet im Zellkern an diesen Komplex. In neuralen Stammzellen mit krankheitsassoziierten MAP1B-Mutationen veränderte sich die Bindung eines zentralen Bestandteils von BAF an die DNA: Der Komplex war verstärkt an Abschnitten nachweisbar, die in der Nähe von Genen für neuronale Stammzellzustand, Zellbewegung und Zytoskelett liegen. Dadurch könnten Gene, die an solchen Entwicklungsprogrammen beteiligt sind, zur falschen Zeit oder in anderer Stärke abgelesen werden. „Für uns war entscheidend, dass MAP1B im Zellkern nicht nur vorhanden ist“, sagt Merino. „Es steht dort mit einer molekularen Maschinerie in Verbindung, die Entwicklungsprogramme reguliert.“

„Unsere Ergebnisse eröffnen über MAP1B hinaus einen breiteren Blick auf die Rolle des Zytoskeletts in der Entwicklung von Zellen“, sagt Magdalena Götz. „Sie sprechen dafür, dass Proteine des Zellgerüsts nicht nur Form und Bewegung von Zellen beeinflussen, sondern auch im Zellkern an der Regulation von Entwicklungsprogrammen beteiligt sein können.“ Götz’ Team will nun untersuchen, ob weitere zytoskelettassoziierte Proteine ähnliche Funktionen im Zellkern haben – und ob vergleichbare Mechanismen auch in anderen Stammzellen und Entwicklungsprozessen eine Rolle spielen. Langfristig könnte dieses neue Verständnis auch helfen, Entwicklungsstörungen präziser einzuordnen: nicht nur danach, wo Zellen am Ende liegen, sondern danach, wann und wie ihre Entwicklung fehlgesteuert wird.

(Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt - GmbH)

Originalpublikation:

Merino et al., 2026: Nuclear proteome reveals microtubule-associated protein regulating fate and disease. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2026.05.019

Pflanzliche Allergene: Gebundene Fettmoleküle verstärken die Immunreaktion

Fri, 19 Jun 2026 10:57:04 +0200

Von Nahrungsmittelallergien sind in Deutschland über 3 Mio. Menschen betroffen. Dabei können bereits kleinste Mengen bestimmter Lebensmittel starke Reaktionen auslösen - von Hautsymptomen über Atembeschwerden bis hin zu lebensbedrohlicher Anaphylaxie. Auffällig ist dabei, dass die Schwere der Reaktionen zwischen den Betroffenen stark variiert.

Im Mittelpunkt der Studie von Prof. Uta Jappe, Dr. Jochen Behrends und Prof. Andra Schromm stand ein am Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) identifiziertes neues und bislang wenig charakterisiertes Lipidtransferprotein (LTP) aus der gelben Lupine (Lupinus luteus). LTPs gehören zu den wichtigsten Auslösern schwerer pflanzlicher Nahrungsmittelallergien und kommen unter anderem in Erdnüssen, Lupinensamen und verschiedenen Früchten vor. Besonders Lupinensamen gewinnen dabei zunehmend an Bedeutung, da sie immer häufiger als pflanzliche Proteinquelle in Lebensmitteln eingesetzt werden, etwa in Backwaren, Fleischersatzprodukten oder glutenfreien Erzeugnissen. Was LTPs zu zunehmend häufigeren Auslösern starker allergischer Reaktionen macht, war bislang jedoch nur unvollständig verstanden.

Das Borsteler Forschungsteam konnte nun zeigen, dass das untersuchte Lupinen-LTP gezielt bestimmte Lipide bindet und transportiert. Durch diese Bindung verändert sich die Wechselwirkung des Proteins mit Zellmembranen, wodurch allergierelevante Immunzellen besonders effektiv aktiviert werden. Betroffen sind vor allem Basophile. Basophile sind weiße Blutkörperchen, die bei allergischen Reaktionen Histamin und andere Entzündungsmediatoren freisetzen, die typische Symptome wie Juckreiz, Schwellungen oder in schweren Fällen einen anaphylaktischen Schock auslösen können.

Besonders interessant war die Beobachtung, dass das Lupinen-LTP eine ausgeprägte Wechselwirkung mit Phosphatidylglycerol zeigte. Dieses Lipid kommt nicht nur in Pflanzen vor, sondern ist auch ein wichtiger Bestandteil bakterieller Zellmembranen im Darmmikrobiom sowie des Lungensurfactants. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass solche Lipide die allergene Wirkung von LTPs beeinflussen könnten und eröffnen neue Perspektiven für das Verständnis von Faktoren, die die Stärke allergischer Reaktionen mitbestimmen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die allergene Wirkung pflanzlicher Proteine nicht allein durch ihre Eiweißstruktur bestimmt wird“, erklärt Prof. Dr. Uta Jappe. „Auch die von ihnen gebundenen Lipide können erheblich dazu beitragen, wie stark das Immunsystem reagiert.“

Die Arbeit entstand in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit der Forschungsgruppe Klinische und Molekulare Allergologie (Prof. Dr. Uta Jappe), der Forschungsgruppe Immunbiophysik (Prof. Dr. Andra B. Schromm) und dem Bereich Wissenschaft und Technologie, Fluoreszenz-Zytometrie (Dr. Jochen Behrends) am FZB. Durch die Kombination ihrer Fachgebiete konnten die beteiligten Wissenschaftlerinnen die Wechselwirkungen zwischen Allergen, Lipiden und Immunzellen erstmals funktionell untersuchen.

Die Erkenntnisse könnten langfristig dazu beitragen, Risikopatientinnen und -patienten besser zu identifizieren und die Bewertung pflanzlicher Allergene zu verbessern. Angesichts der zunehmenden Verwendung von Lupinen als pflanzliche Proteinquelle in Lebensmitteln gewinnen solche Erkenntnisse zusätzlich an Bedeutung.

(Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum)

Originalpublikation:
Jappe, U., Behrends, J. & Schromm, A.B. Lipid ligand binding and membrane interactions of a novel food-derived lipid transfer protein enhance basophil allergic responses. Sci Rep 16, 18352 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-55182-9

Mini-Labor zeigt, wie Immunzellen Krebszellen angreifen

Thu, 18 Jun 2026 16:26:32 +0200

Etablierte Labortests erfassen vor allem Durchschnittswerte über viele Zellen hinweg und zeigen, wie viele Krebszellen nach dem Kontakt mit Immunzellen überleben. Was dabei im Einzelnen geschieht, also wie welche Zelle reagiert und mit anderen interagiert, bleibt im Verborgenen. Um die Wirksamkeit von Immuntherapien besser zu verstehen, ist jedoch oft der genaue zeitliche Ablauf einer Zell-Zell-Interaktion entscheidend, also wann Kontakt, Aktivierung und schließlich die Abtötung der Krebszelle stattfinden.

Wie CellTrap funktioniert
CellTrap besteht aus einem Mikrofluidik-Chip mit einem großen Hauptkanal, der sich immer weiter verzweigt. Am Ende der Verzweigungen befinden sich 1024 kleine Fangkammern, in die die Zellen hineingespült werden. In den Kammern werden einzelne Immun- und Krebszellen gezielt zusammengeführt, räumlich fixiert und ihre Interaktionen bis zu 14 Stunden mittels Zeitraffer-Mikroskop beobachtet. Dabei entstehen viele unterschiedliche Situationen: Krebszellen allein, Immunzellen allein oder verschiedene Verhältnisse von Immunzellen zu Krebszellen.

„Mit CellTrap können wir nicht nur messen, ob Immunzellen Krebszellen töten, sondern auch verfolgen, wann und unter welchen Bedingungen das geschieht. Das ist entscheidend, weil Immunantworten von Zelle zu Zelle stark variieren können“, sagt Ghulam Destgeer, Professor für Control and Manipulation of Microscale Living Objects an der TUM School of Computation, Information and Technology. „Dabei haben wir die Plattform bewusst einfach und kostengünstig gehalten: Sie läuft mit einem handelsüblichen Fluoreszenzmikroskop, wie es in den meisten Laboren bereits vorhanden ist, und kommt ohne spezielle Zusatzgeräte aus.“

Was einzelne Zellkontakte verraten
Erste Experimente mit einer Glioblastom-Zelllinie – einer Art Hirntumor – bestätigen: Treffen mehrere Immunzellen auf eine einzelne Krebszelle, wird diese häufiger und stärker angegriffen. Außerdem zeigt sich, dass frühe Aktivierungssignale in Immunzellen oft darauf hindeuten, dass später eine zellschädigende Wirkung eintritt. Dadurch lässt sich erstmals in derselben Zell-Zell-Interaktion beobachten, wie frühe Reaktionen mit dem späteren Ergebnis zusammenhängen. Neben der Glioblastom-Zelllinie hat das Team CellTrap mit zwei weiteren Krebszelllinien getestet: einer chronischen myeloischen Leukämie und einem Adenokarzinom.

„Je mehr wir darüber erfahren, was tatsächlich zwischen den einzelnen Zellen passiert, desto besser können wir Behandlungsstrategien vergleichen und neue entwickeln“, ergänzt Destgeer. „Und obwohl wir uns auf Immun- und Krebszellen konzentriert haben, ist die Plattform nicht darauf beschränkt – nahezu jede Kombination von Zellen lässt sich mithilfe des Chips beobachten.“

(Technische Universität München)

Originalpublikation:
Khan, M. Z. U., Kafshgari, M. H., Dezfouli, A. B., Hayden, O., Multhoff, G., & Destgeer, G. CellTrap: an instrument-free microfluidic platform for cell–cell interactions at stochastically generated effector-to-target ratios. RSC Advances, 16 (2026). https://doi.org/10.1039/D6RA02345B

Virtuelle Gewebe-Einfärbung in 3D

Thu, 18 Jun 2026 16:21:07 +0200

Als Rudolf Virchow im 19. Jahrhundert seine Zelltheorie der Krankheiten formulierte, veränderte er die Medizin grundlegend: Krankheiten entstehen nicht unerklärlich im Organismus, sondern in bestimmten Zellen und Geweben. Bis heute basiert die Pathologie – die Lehre von krankhaften Veränderungen – im Kern auf der zeitintensiven Untersuchung dünner Gewebeschnitte, die eingefärbt und unter dem Mikroskop betrachtet werden.

Nun ist es einem internationalen Forschungsteam am Paul Scherrer Institut PSI gelungen, die zweidimensionale Grenze zu überwinden. Mithilfe hochauflösender Mikro-Computertomografie (µCT) und künstlicher Intelligenz erzeugte eine Gruppe um den PSI-Physiker Goran Lovric vom Zentrum für Photonenforschung am PSI virtuelle Einfärbungen von Gewebeproben, sogenannte Histologiefärbungen. Somit müssen weder hauchdünne, empfindliche Schnitte angefertigt noch müssen diese tatsächlich eingefärbt werden. «Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass eine virtuelle Färbung auf CT-Basis ähnliche Ergebnisse liefern kann wie die konventionelle Labor-Histologie», erklärte Lovric. «Dies eröffnet eine Fülle an klinischen und wissenschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten.»

Vertraute Farbmarker der Histologie
Die Forschenden kombinierten hochauflösende Phasenkontrast-Mikro-CT (PCµCT) mit Methoden des maschinellen Lernens. Das System trägt den Namen «VISTACT» – kurz für «VIrtual STAining of micro-Computed Tomography». Während klassische Computertomografie vor allem Unterschiede in der Röntgendichte misst, nutzt die Phasenkontrast-Mikro-CT zusätzliche Informationen in der Strahlung und erreicht dadurch eine deutlich bessere Darstellung von Weichgewebe. So lassen sich selbst feine anatomische Strukturen dreidimensional und im Mikrometerbereich sichtbar machen – bislang allerdings nur in Graustufen. In der Pathologie sind Fachpersonen jedoch darauf trainiert, typische Farbkontraste klassischer Histologiefärbungen zu interpretieren: Zellkerne erscheinen blauviolett, Kollagen rosa, elastische Fasern dunkel. In grauen CT-Datensätzen gehen viele dieser visuellen Orientierungspunkte verloren.

«Wir wollten deshalb die vertraute Farbwelt der Histologie auf dreidimensionale CT-Daten übertragen», erklärt Lovric. Dafür trainierten die Forschenden eine spezialisierte KI mit Paaren aus echten histologischen Schnitten und den dazugehörigen CT-Aufnahmen. Die KI lernte auf diese Weise, welche mikroskopischen Muster typischerweise welche Einfärbung erhalten. Anschliessend konnte sie neue CT-Daten virtuell einfärben – quasi eine automatische Übersetzung zwischen zwei Bildwelten.

Präzisere Verortung
Ein entscheidender technischer Schritt war dabei die präzise Zuordnung der Bilder. Histologische Schnitte sind nur wenige Mikrometer dick und können beim Schneiden oder Aufziehen leicht verzogen werden. Zudem muss exakt bestimmt werden, an welcher Stelle im dreidimensionalen CT-Datensatz der jeweilige Schnitt liegt. Die Arbeitsgruppe um Lovric entwickelte dafür ein mehrstufiges Verfahren, das die entsprechende Ebene automatisch erkennt und mit den Histologiedaten abgleicht. Nach Angaben der Forschenden gelingt die räumliche Zuordnung damit deutlich präziser als mit bisherigen Standardverfahren.

Für die eigentliche virtuelle Färbung kam ein sogenanntes «conditional Generative Adversarial Network» zum Einsatz – ein spezialisiertes KI-System zur Bild-zu-Bild-Übersetzung. Das Modell erhielt Graustufenbilder der Mikro-CT als Eingang und erzeugte daraus virtuelle histologische Präparate. Bemerkenswert war dabei, dass die KI nicht nur grobe Farbflächen erzeugte, sondern unterschiedliche Gewebekomponenten plausibel differenzierte: Blut in den feinen Gefässen erschien gelblich, Kollagenstrukturen rosa, Oberflächen in der Lunge grau bis violett.

Test an Lungengewebe liefert «Proof of Concept»
Die Forschenden testeten ihr neues Verfahren an Lungengewebe, das Personen mit Lungenhochdruck entnommen worden war. Hierbei kommt es zu einem krankhaften Umbau der Lungengefässe. «Wir konnten die veränderten Gefässregionen dreidimensional kartieren», so Cristina Almagro-Pérez. Sie ist Erstautorin der neuen Publikation und hat während ihrer Masterarbeit in der Gruppe von Goran Lovric gearbeitet. Inzwischen forscht sie in den USA.

Die neue Technik kann automatisiert und deutlich schneller arbeiten als das aktuelle Vorgehen. Allerdings lässt sie sich noch nicht im Alltag in Spitälern einsetzen: Die benötigte Phasenkontrast-Bildgebung erfolgte an der TOMCAT-Strahllinie der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS, einer der Grossforschungsanlagen am PSI. Die anfallenden Datenmengen waren enorm, und die Auflösung reichte oft noch nicht aus, um einzelne Zellkerne zuverlässig darzustellen.

Zudem bleibt virtuelle Histologie noch eine statistische Rekonstruktion: Die KI erzeugt keine echten histologischen Informationen, sondern plausible Vorhersagen auf Basis der Trainingsdaten. Diagnostische Routinequalität erreiche das Verfahren derzeit noch nicht, betonen Almagro-Pérez und Lovric. Der «Proof of Concept» sei jedoch erbracht – und das Verfahren prinzipiell auf die Untersuchung verschiedener Krankheiten übertragbar. Gerade bei Tumoren, Gefässveränderungen oder komplexen Gewebearchitekturen kann diese Form der zerstörungsfreien 3D-Pathologie die Erforschung von Krankheitsbiomarkern beschleunigen und dadurch langfristig neue diagnostische Perspektiven eröffnen.

Mehr als 150 Jahre nach Virchows Zellularpathologie könnte die Histologie damit erneut vor einem grundlegenden Wandel stehen.

(Paul Scherrer Institut - PSI)

Originalpublikation:
Histology-guided 3D virtual staining of microCT-imaged lung tissue via deep learning
Cristina Almagro-Pérez, Niccolò Peruzzi, Csaba Galambos, Andrew H. Song, Hans Brunnström, Kinga I. Gawlik, Marco Stampanoni, Karin Tran-Lundmark, Goran Lovric
J. R. Soc. Interface, 17.06.2026
DOI: 10.1098/rsif.2025.1186