VBIO News http://example.com VBIO News de Copyright Wed, 01 Jul 2026 11:54:05 +0200 Wed, 01 Jul 2026 11:54:05 +0200 TYPO3 news-39205 Wed, 01 Jul 2026 11:37:24 +0200 Der Insektentaschenrechner: Wie drastisch sich Mähen auswirkt https://www.vbio.de/aktuelles/details/der-insektentaschenrechner-wie-drastisch-sich-maehen-auswirkt Wie viele Insekten und Spinnen leben in einem Quadratmeter Wiese? Welchen Einfluss haben Menschen auf diese Vielfalt in gemähten Wiesen, Rasenflächen und Straßenrandstreifen? Diese Fragen beantwortet ein neues Online-Tool: Der von Forschenden der TU Darmstadt entwickelte Insektentaschenrechner.  Der Rechner (https://insektentaschenrechner.de) sagt die Anzahl und Vielfalt von Insekten und Spinnen vorher – und macht dieses Wissen direkt erfahrbar. Eindrucksvoll zeigt der Taschenrechner den dramatischen Einfluss des Mähens: Ein Mähvorgang kann die Anzahl von Insekten und Spinnen auf einer Wiese um bis zu 73 Prozent reduzieren. Bereits seit dem vergangenen Jahr können Nutzer:innen selbst herausfinden, welchen Einfluss verschiedene Mähtechniken haben. Nun erschien auch die entsprechende wissenschaftliche Studie im Fachjournal „Ecological Solutions and Evidence“. In dieser Veröffentlichung wird die Formel mit zwölf Einflussfaktoren zur Berechnung der Insekten pro Quadratmeter hergeleitet. Sie basiert auf den bislang verfügbaren Daten aus verschiedenen Regionen Deutschlands und der Schweiz, die auch den Taschenrechner speisen.

“Unser Wissen über die Biodiversitätskrise wird immer größer, aber trotzdem mangelt es immer noch an wirksamen Maßnahmen und Umsetzungen”, erklärt Erstautorin Johanna Berger, die die umfangreichen Analysen und Visualisierungen für das Webtool im Rahmen ihrer Promotion an der Technischen Universität Darmstadt durchführte. "Eine entscheidende Lösung für uns aus der Wissenschaft besteht darin, unsere Erkenntnisse mit der Praxis zu verbinden und sie besser zu vermitteln, beispielsweise durch digitale und datengestützte Tools wie unseren Insektentaschenrechner." Dieser soll einen Beitrag zur heimischen Artenvielfalt leisten, denn Wiesen gehören zu den artenreichsten Lebensräumen in Europa. 

Entstanden ist der Insektentaschenrechner im Rahmen des Projekts BioDivKultur, bestehend aus einem interdisziplinären Forschungsteam der TU Darmstadt mit Projektpartnern aus der Praxis. Das Projekt ist Teil der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FedA), die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMBFTR, ehemals BMBF) gefördert wird. Umgesetzt wurde die Studie zusammen mit weiteren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland und der Schweiz. In Darmstadt und Umgebung weisen von BioDivKultur entwickelte Schilder mit 'Points of Insects' an vielen Orten auf die Bedeutung verschiedener Grünflächen für Insekten hin – und sind per QR-Code mit dem Insektentaschenrechner verbunden.

Seniorautor Nico Blüthgen, Projektsprecher von BioDivKultur, erklärt: „Für den Insektentaschenrechner haben wir einen umfangreichen Datensatz aus standardisierten Ein-Quadratmeter-Proben von Insekten und Spinnen aus Deutschland und der Schweiz zusammengestellt. Auf dieser Grundlage lässt sich anschaulich zeigen, wie verschiedene Parameter des Mähens und die versiegelte Fläche um Grünflächen sich auf die Anzahl und Vielfalt von Insekten und Spinnen auswirken.“

Der Insektentaschenrechner präsentiert einen „Spaziermodus“ für Interessierte und einen „Profimodus“ für Fachleute im Bereich der Grünlandbewirtschaftung. In der Studie kommen auf ungemähten Wiesen beispielsweise 73 Prozent mehr Arthropoden vor als auf gemähten Flächen, und dieser Effekt zeigt sich deutlich im Taschenrechner. Dies gilt für Spinnen, Zikaden, Wanzen, Heuschrecken und andere Gruppen in ähnlicher Weise – aber unterschiedlich stark. 

In weniger isolierten ländlichen Bereichen ist die Dichte der Insekten und Spinnen höher als in stärker versiegelten städtischen Bereichen, Mulcher führen im Vergleich zu Balkenmähern zu einem stärkeren Rückgang der Insektenpopulationen und die unterschiedlich starken Auswirkungen der Mahdfrequenz, Schnitthöhe und anderer Parameter werden sichtbar. Ko-Autorin Margarita Hartlieb, die ebenfalls an der Implementierung des Online-Tools beteiligt war, fügt hinzu: "Unser Webtool bietet zusätzliche Informationen, etwa die Verknüpfung mit Beobachtungen aus dem Citizen-Science-Projekt iNaturalist vom angegebenen Standort, FAQs und Einblicke in die Forschungsprozesse."

Erstautorin Berger erklärt: „Ein Hauptaspekt zeigt, dass Änderungen am Mähverhalten zwar etwas bewirken können, etwa insektenschonendere Mäher oder weniger Schnitte, das Mähen selbst jedoch den größten Einfluss hat. Dies unterstreicht die Bedeutung von ungemäht gelassenen Flächen – sogenannten Refugien. Sie sind eine wirkungsvolle Maßnahme für den Schutz von Insekten und Spinnen, in denen Ressourcen erhalten bleiben und in die sie während beziehungsweise nach dem Mähen flüchten können.” 

Refugien lassen sich auch mit Konzepten wie der Rotationsmahd gut verwirklichen, indem immer nur ein Teil der Fläche gemäht wird, während der andere Teil dann zu einem späteren Zeitpunkt gemäht wird. Zu diesem Thema stellt das Webtool Insektentaschenrechner auch eine Beispiel-Rechnung unter https://insektentaschenrechner.de/refuge vor. Nach dem Mähen einer 100 Quadratmeter großen Fläche finden sich etwa 13.000 Insekten und Spinnen. Bleiben jedoch zehn Prozent der Fläche ungemäht, steigt die Zahl auf 14.350, bei 20 Prozent auf 15.700 und bei 30 Prozent auf 17.050. Eine vollständig ungemähte Wiese beherbergt sogar 26.500 Insekten und Spinnen.

Ungemähte Refugien schaffen Lebensraumvielfalt, Schutz vor dem Mähen, sowie Entwicklungsräume für Larven und Winterquartiere. Der Insektentaschenrechner ermöglicht es also, Argumente mit belastbaren Daten zu stützen und so eine sachliche, wissensbasierte Kommunikation über die Nutzung von Grünflächen zu unterstützen.

TU Darmstadt


Originalpublikation:

Berger, J.L., Hartlieb, M., von Berg, L., Brion, A., Entling, M. H., Frank, J., Humbert, J.-Y., Mody, K., Sann, M., Staab, M., Weisser, W.W., & Blüthgen, N.: “The Insect Calculator: A web tool to predict meadow arthropods based on mowing impacts”, in: “Ecological Solutions and Evidence”, 2026, e70271, Volume7, Issue 3, https://doi.org/10.1002/2688-8319.70271

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Künstliche Intelligenz Wissenschaft Hessen
news-39204 Wed, 01 Jul 2026 11:25:32 +0200 Hoffnung bei Huntington https://www.vbio.de/aktuelles/details/hoffnung-bei-huntington Ein experimenteller Wirkstoff lindert die Symptome der Huntington-Krankheit in Mausmodellen und kann die Lebensspanne der Tiere verlängern. Ob sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen, erfordert weitere Studien.  Die Erbkrankheit Chorea Huntington gilt bislang als unheilbar. Zum klinischen Bild zählen gestörte Motorik und psychische Symptome. Ein wenig Hoffnung macht jetzt eine neue Studie. Sie zeigt: Ein spezieller Wirkstoff mit dem Namen anle138b kann die für die Krankheit typische giftige Proteinverklumpung im Gehirn deutlich reduzieren.

Erkrankte Mäuse, die diesen Wirkstoff verabreicht bekamen, blieben länger beweglich, ihr Gehirn schrumpfte weniger stark und sie hatten eine höhere Lebenserwartung, verglichen mit unbehandelten Tieren. Das Besondere dabei: Der Wirkstoff lindert nicht nur die Symptome, sondern setzt direkt an der Ursache an, indem er verhindert, dass krankheitstypisch veränderte und verklumpte Proteine die Nervenzellen und deren Verbindungen zerstören. Auch in Tests mit menschlichen Stammzellen von Huntington-Patienten bestätigten sich diese Ergebnisse. 

Vielversprechender Kandidat für einen neuen Therapieansatz

Das sind die zentralen Ergebnisse einer Studie, die jetzt in der Fachzeitschrift EMBO Molecular Medicine erschienen ist. Verantwortlich dafür waren Professorin Irina Dudanova, seit April 2026 Inhaberin des Lehrstuhls für Anatomie und Zellbiologie I der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), und ihr Doktorand Miguel da Silva Padilha. 

Entwickelt wurde die Substanz anle138b von Teams um Christian Griesinger, Direktor am Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften in Göttingen, und Armin Giese von der Ludwig-Maximilians-Universität München, jetzt MODAG GmbH. Weitere Beteiligte der Studie kommen vom MPI für biologische Intelligenz in Martinsried und der Universität Köln. 

„Unsere Daten zeigen, dass die gezielte Beeinflussung toxischer Proteinaggregate mit dem Wirkstoff anle138b ein vielversprechender Weg ist, um die neuronale Gesundheit langfristig zu stabilisieren“, kommentiert Irina Dudanova die Ergebnisse der Studie.

Zellmüll zerstört die Nervenzellen

Zum Hintergrund: Huntington ist eine erbliche Bewegungsstörung, die durch einen Defekt an einer Stelle der DNA, dem Gen für das Protein Huntingtin, ausgelöst wird. In Deutschland sind nach Angaben der AOK etwa 10.000 Menschen daran erkrankt. Pro Jahr kommen einige hundert neue Fälle dazu. Eine fehlerhafte Wiederholung des genetischen Codes (die sogenannten CAG-Wiederholungen) führt bei ihnen dazu, dass das Huntingtin-Protein eine falsche Form annimmt und verklumpt.

Diese Eiweißverklumpug lässt sich mit „Zellmüll“ vergleichen, der sich in den Nervenzellen ansammelt. Die Proteinaggregate stören die lebenswichtige Kommunikation der Zellen und führen zu deren Absterben, insbesondere in Hirnarealen, die für Bewegung und Kognition zuständig sind. Eine wirksame Therapie, die an den Ursachen ansetzt, ist nicht verfügbar. Hier setzt der jetzt untersuchte Wirkstoff anle138b an, der verhindert, dass sich die schädlichen Strukturen bilden.

An zwei unterschiedlichen Mausmodellen haben die Forschenden die Wirksamkeit von anle138b untersucht: Während die eine Gruppe an einer schweren, früh einsetzenden Form erkrankt war, glich die zweite Gruppe der genetischen Situation bei erwachsenen Patientinnen und Patienten. In beiden Modellen zeigte der Wirkstoff positive Effekte.

Bei der Huntington-Krankheit wird auch das Protein PDE10A, das fast ausschließlich in jenen Nervenzellen vorkommt, die bei Huntington absterben, abgebaut. Die Konzentration von PDE10A nimmt bei Patienten drastisch ab, lange bevor sie erste schwere Symptome zeigen. „Sinkt der PDE10A-Spiegel, ist das also ein klares Signal dafür, dass die Krankheit fortschreitet. Das Protein eignet sich somit gut als Biomarker für die Huntington-Krankheit“, erklärt Miguel da Silva Padilha. Sterben weniger Nervenzellen ab, wird auch weniger PDE10A abgebaut. Auch hier fanden die Wissenschaftler eine deutliche Wirkung: Durch die Einnahme von anle138b wurde in beiden Mausmodellen der PDE10A-Spiegel stabilisiert. 

Wirksamkeit an menschlichen Stammzellen nachgewiesen

Ein zentraler Meilenstein der Studie ist die Bestätigung dieser Effekte in menschlichen Zellen. „Wir konnten auch in unseren Experimenten mit induzierten pluripotenten Stammzellen – also aus Patientenzellen gewonnenen Vorläuferzellen – beobachten, wie die Zugabe von anle138b die Menge an Huntingtin-Aggregaten reduzierte“, sagt Irina Dudanova.

Da der Wirkstoff an einem grundlegenden Mechanismus der Proteinverklumpung ansetzt, ist er in der Forschung auch mit dem Blick auf andere neurodegenerative Erkrankungen interessant. Entsprechende Studien an Mausmodellen waren so erfolgreich, dass nach entsprechenden Vorarbeiten vor knapp zwei Jahren eine umfangreiche klinische Studie zur Behandlung der Multisystematrophie – einer parkinsonähnlichen Erkrankung, die durch schwere Störungen der Motorik, des Gleichgewichts und des vegetativen Nervensystems geprägt ist, gestartet wurde.

Universität Würzburg


Originalpublikation:

da Silva Padilha, M., Koyuncu, S., Chabanis, E. et al. Anle138b ameliorates pathological phenotypes in mouse and cellular models of Huntington’s disease. EMBO Mol Med (2026). doi.org/10.1038/s44321-026-00459-9

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Wissenschaft Biobusiness Bayern
news-39203 Wed, 01 Jul 2026 11:11:57 +0200 Biologie erleben: Karl-von-Frisch-Preis 2026 des VBIO LV Bayern am Biozentrum der LMU verliehen https://www.vbio.de/aktuelles/details/biologie-erleben-karl-von-frisch-preis-2026-des-vbio-lv-bayern-am-biozentrum-der-lmu-verliehen Der Karl-von-Frisch-Preis wird jährlich an Schülerinnen und Schüler vergeben, die in der gymnasialen Oberstufe und im Abitur im Fach Biologie herausragende Leistungen erzielt haben. Seit 2024 erfolgt die Vergabe bundesweit nach einheitlichen Kriterien und damit auch seit knapp 20 Jahren wieder im Landesverband Bayern. Neben sehr guten fachlichen Leistungen fließen auch Kurzgutachten der Lehrkräfte sowie besonderes Engagement oder weitere Auszeichnungen in die Bewertung ein. Der Preis umfasst eine Urkunde sowie eine kostenfreie VBIO-Mitgliedschaft und soll junge Menschen darin bestärken, ihr Interesse an den Biowissenschaften weiterzuverfolgen.  34 Grad im Schatten konnten sie nicht abschrecken: Mehr als die Hälfte der diesjährigen bayerischen Karl-von-Frisch-Preisträgerinnen und -Preisträger machte sich am Donnerstag, den 25. Juni 2026, auf den Weg nach Martinsried, um ihre Auszeichnung persönlich entgegenzunehmen. Im Biozentrum der Ludwig-Maximilians-Universität München würdigte der Landesverband Bayern im Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e. V. herausragende Leistungen im Fach Biologie.

36 der insgesamt 72 ausgezeichneten Abiturientinnen und Abiturienten kamen gemeinsam mit Eltern, Lehrkräften und weiteren Begleitpersonen zur feierlichen Preisverleihung an die Fakultät für Biologie. Schon ab 14 Uhr wurden die Gäste im Foyer des Biozentrums empfangen – bei großer Hitze waren kalte Getränke nach teils stundenlanger Anreise aus ganz Bayern besonders willkommen.

Nach der Begrüßung führte Dr. Simon Häußler aus der VBIO-Geschäftsstelle München in den Preis, den VBIO und die Bedeutung der Biowissenschaften ein. Anschließend überreichte Franz Hammerl-Pfister, Karl-von-Frisch-Beauftragter des Landesverbandes Bayern im VBIO, den Preisträgerinnen und Preisträgern ihre Urkunden. Die Freude war dabei nicht nur den ausgezeichneten jungen Menschen anzusehen, sondern auch den Eltern und Lehrkräften, die sie auf ihrem Weg begleitet und unterstützt haben.

Ein wissenschaftlicher Höhepunkt des Nachmittags war der Festvortrag von Prof. Dr. Christof Osman. In englischer Sprache gab er den Abiturientinnen und Abiturienten einen Einblick in die Wissenschaftssprache und stellte seine Forschung zur Erhaltung und Vererbung mitochondrialer DNA vor. Zugleich berichtete er von seinem eigenen wissenschaftlichen Werdegang, der ihn unter anderem bis nach San Fransisco führte. Den jungen Gästen gab er mit auf den Weg, neugierig zu bleiben, über den eigenen Tellerrand hinauszuschauen und Wissenschaft auch als Möglichkeit zu begreifen, die Schönheit und Vielfalt der Natur immer wieder neu zu entdecken.

Beim anschließenden Get-together mit Buffet und Getränken bot sich Gelegenheit für Gespräche zwischen Preisträgerinnen und Preisträgern, Familien, Lehrkräften, Vertreterinnen und Vertretern des VBIO sowie Angehörigen der LMU und der Graduate School Life Science Munich (LSM). Parallel erhielten Eltern und Lehrkräfte bei einer Führung mit Dr. Andreas Brachmann vom Biozentrum Einblicke in das Institut und die Forschungsumgebung.

Für die Preisträgerinnen und Preisträger selbst wurde es ab 17 Uhr noch einmal besonders praktisch: Bei der Laborführung durch die Labore von Prof. Dr. Christof Osman, die von seinem Team durchgeführt wurde, erhielten sie Einblicke in aktuelle Forschung an Mitochondrien. Unter dem Mikroskop konnten sie Mitochondrien in Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) bestaunen, die durch Fluoreszenzmarker sichtbar gemacht wurden. Ergänzend stellte Dr. Simon Häußler in den Laboren von PD Dr. Tamara Mikeladze-Dvali den Fadenwurm Caenorhabditis elegans vor – ein weiterer Modellorganismus in der Zell- und Entwicklungsbiologie. Besonders eindrucksvoll wurde es, als auch diese Tiere durch ein eingeschleustes GFP-Gen unter dem Mikroskop zum Leuchten gebracht wurden. Spätestens in diesem Moment leuchteten auch die Augen der jungen Biologietalente.

Die Preisverleihung in Martinsried zeigte damit eindrucksvoll, worum es beim Karl-von-Frisch-Preis geht: um Anerkennung für außergewöhnliche Leistungen, um Begegnung mit aktueller Forschung und um die Ermutigung, Begeisterung für Biologie weiterzutragen. Der VBIO Bayern dankt der Fakultät für Biologie der Ludwig-Maximilians-Universität München, Prof. Dr. Christof Osman und seinem Team, PD Dr. Tamara Mikeladze-Dvali und ihrem Labor, Dr. Andreas Brachmann sowie allen Beteiligten, die diesen besonderen Nachmittag ermöglicht haben.

LV Bayern im VBIO

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VBIO Bayern
news-39202 Wed, 01 Jul 2026 11:02:54 +0200 Wetterextreme im Regenwald mindern wichtige Rückkopplung zwischen Boden und Luft https://www.vbio.de/aktuelles/details/wetterextreme-im-regenwald-mindern-wichtige-rueckkopplung-zwischen-boden-und-luft Extreme Dürren und Hitze verringern die Isopren-Aufnahmefähigkeit des Bodens im Amazonas-Regenwald um den Faktor vier. Gleichzeitig führen sie zu höheren Konzentrationen des Stoffs über den Bäumen. Da der Klimawandel Dürren und Hitzeextreme verschärft, könnte eine verringerte Isoprenaufnahmekapazität des Bodens Auswirkungen auf die Oxidation in der Atmosphäre, die Aerosolbildung und die Lebensdauer von Methan haben. Die Berücksichtigung der Isoprenaufnahme durch den Boden in Modellen würde die Prognosen zu zukünftigen Klimarückkopplungen verbessern. Isopren ist eine flüchtige organische Verbindung (VOC), die auf natürliche Weise von Pflanzen gebildet wird. Jährlich werden über 500 Megatonnen Isopren in die Erdatmosphäre freigesetzt, vor allem aus tropischen Wäldern. Böden gelten als Senken für atmosphärisches Isopren, doch ihr Verhalten vor Ort ist nach wie vor kaum erforscht, insbesondere im Amazonasgebiet, wo die Emissionen von globaler Bedeutung sind.

Eine neue Studie von Forschern des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz beschreibt nun, wie ein Rückkopplungsmechanismus zwischen Boden und Atmosphäre unter extremen Dürre- und Hitzebedingungen im Amazonasgebiet entscheidend beeinträchtigt wird. Das Team maß über mehrere Jahreszeiten hinweg die Isoprenflüsse in die Böden des Regenwaldes, darunter auch während der rekordverdächtigen Dürre in der Trockenzeit 2023. Sie zeigen, dass Böden unter normalen Bedingungen Isopren in hohem Maße aufnehmen, unter Trockenstress jedoch deutlich weniger – wie beispielsweise während des starken El-Niño-Ereignisses im Jahr 2023, das zu rekordtiefen Flusspegeln und weitverbreitetem Vegetationsstress führte. Die Ergebnisse waren eindrucksvoll: Die Isopren-Aufnahmekapazität sank im Vergleich zu normalen Bedingungen um mehr als das Vierfache.

Dürre verlangsamt die Isoprenaufnahme im Boden

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Isoprenaufnahme im Boden unter den extremen klimatischen Bedingungen des El Niño von 2023 plötzlich nicht mehr auf die erhöhten Isoprenkonzentrationen in der Umgebungsluft reagierte, wie sie es normalerweise tun“, erklärte Giovanni Pugliese, Erstautor der Studie und Forscher am Max-Planck-Institut für Chemie. „Diese Beobachtungen stehen im Einklang mit einer physiologischen Einschränkung der Isopren abbauenden Bodenmikroorganismen, wenn die Bodenfeuchte unter 20 Prozent fällt.“ Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth & Environment veröffentlicht.

Isopren wird durch chemische Oxidation in der Atmosphäre entfernt. Das primäre atmosphärische Oxidationsmittel ist das Hydroxylradikal (OH). In geringerem Maße ist auch Ozon (O₃) beteiligt. Daher sind Isoprenkonzentrationen entscheidend für das Gleichgewicht zwischen reaktiven biogenen Emissionen und atmosphärischen Oxidationsmitteln. Dieses Gleichgewicht beeinflusst die Lebensdauer von Treibhausgasen wie Methan und verändert, wie schnell sich sekundärer organischer Aerosole bilden, die wiederum unter anderem als Kondensationskeim für Wolken dienen. Folglich spiegelt die Isoprenkonzentration in der Luft das Zusammenspiel der pflanzlichen Emissionen, dem atmosphärischem Abbau und der Bodenaufnahme wider.

Isopren: Ein entscheidendes Gas für das Klima

Projektleiter Jonathan Williams fügte hinzu: „Überraschend war zu beobachten, dass das Amazonas-Ökosystem auf kurzfristige Dürre- und Hitzeextreme mit erhöhten Insoprenkonzentrationen in der Atmosphäre durch vermehrte Emissionen aus den Baumkronen reagiert und gleichzeitig der Boden als Isopren-Senke geschwächt wird.“ Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit der allgemeinen Wissenschaftsannahme, dass Isoprenemissionen als Abwehrmechanismus der Pflanzen gegen thermischen Stress und oxidative Schäden dienen.

Die Ergebnisse stimmen zudem mit früheren Messungen überein, die in einem künstlichen Regenwald durchgeführt wurden und bei denen die Auswirkungen von Trockenheit und Wiederbefeuchtung auf die Flüsse biogener flüchtiger organischer Verbindungen im Boden untersucht wurden (siehe: https://www.mpic.de/5413238/drought-stress-alters-rainforest-soil). Damals stellten die Forscher fest, dass bei einem Rückgang der Bodenfeuchte unter 19 Prozent die Fähigkeit des Regenwaldbodens, VOCs aus der Atmosphäre aufzunehmen, nicht nur abnimmt, sondern der Boden sogar selbst zu einer Quelle von VOCs wird.

Nutzung von Bodendaten zur Verbesserung von Klimamodellen

Erhöhte Isoprenkonzentrationen schwächen jedoch auch die Oxidationskapazität der Atmosphäre ab und verlängern während der Dürreperiode die Verweildauer von Methan. Es bleibt abzuwarten, ob die erwarteten häufigeren und intensiveren El-Niño-Dürren diesen Trend fortsetzen werden oder ob sich die Bodenmikroorganismen an die zunehmend häufiger auftretenden, heißeren und trockeneren Bedingungen anpassen werden.

Basierend auf der Auswertung ihrer Messdaten schlagen die Forschenden vor, dass die Isoprenaufnahme durch den Boden in globalen Klimamodellen zu berücksichtigen. Dies könnte ein entscheidender Schritt sein, um klimabedingte atmosphärische Rückkopplungen in den Tropen besser quantifizieren zu können.

Max-Planck-Institut für Chemie


Originalpublikation:

Pugliese, G., Schüttler, J.M., Byron, J. et al. El Niño drought and heat extremes suppress soil isoprene uptake capacity in the Amazon rainforest. Commun Earth Environ 7, 499 (2026). doi.org/10.1038/s43247-026-03749-9

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Nachhaltigkeit/Klima Wissenschaft Rheinland-Pfalz
news-39201 Wed, 01 Jul 2026 10:56:42 +0200 Neue Peptidfamilie steuert Stickstofffixierung ohne bakterielle „Opferstrategie“ https://www.vbio.de/aktuelles/details/neue-peptidfamilie-steuert-stickstofffixierung-ohne-bakterielle-opferstrategie Pflanzen brauchen Stickstoff, um zu wachsen. Viele Hülsenfrüchtler decken diesen Bedarf über eine Symbiose: Sie beherbergen Bakterien, die Luftstickstoff binden und der Pflanze verfügbar machen. Wie eine mehrjährige Pflanze diese Symbiose steuert, ohne ihre bakteriellen Partner dabei zu zerstören, war bislang weitgehend unklar. Ein internationales Team unter Leitung der Technischen Universität Braunschweig hat nun einen bisher unbekannten Mechanismus beschrieben. Stickstoff zählt zu den wichtigsten Nährstoffen für Pflanzen und sorgt damit nicht nur für hohe Erträge in der Landwirtschaft, sondern auch für gesunde Wälder. Obwohl Stickstoff als Gas rund 78 Prozent der Luft ausmacht, können ihn Pflanzen nicht direkt nutzen. Hülsenfrüchtler wie Erbse, Klee oder die Robinie behelfen sich mit Knöllchenbakterien: In kleinen Verdickungen der Wurzeln, den Wurzelknöllchen, wandeln diese Bakterien Luftstickstoff in pflanzenverfügbares Ammonium um. Im Gegenzug versorgt die Pflanze die Bakterien mit Energie.

„Stickstofffixierung gehört zu den wichtigsten biologischen Prozessen überhaupt. Sie ist zentral für natürliche Ökosysteme und reduziert zugleich den Bedarf an energieintensiv hergestellten Düngemitteln“, erklärt Professor Robert Hänsch vom Institut für Pflanzenbiologie der TU Braunschweig.

Um die Symbiose möglichst effizient für ihre Zwecke zu nutzen, programmieren Hülsenfrüchtler die Bakterien so um, dass sie besonders viel Stickstoff produzieren. Dazu bilden die Wurzelknöllchen kurzkettige Proteine, sogenannte Peptide, die gezielt die Genaktivität der Bakterien steuern. Viele einjährige Hülsenfrüchtler wie die Erbse setzen dabei auf Zwang: Ihre Peptide treiben die Bakterien in eine „terminale Differenzierung“, in der diese anschwellen und unwiderruflich ihre Teilungsfähigkeit verlieren. 

Wie mehrjährige Hülsenfrüchtler die Symbiose kontrollieren, war bisher weitgehend unbekannt. Neue Erkenntnisse von Wissenschaftler*innen der TU Braunschweig und der Southwest University Chongqing (China) könnten dies ändern: Sie entdeckten in den Wurzelknöllchen der Robinie eine ungewöhnliche Gruppe von Peptiden, die die Stickstofffixierung der Bakterien stark anregen. Diese Peptide werden gebildet, sobald die Bakterien die Wurzeln besiedeln. Laborversuche zeigten, dass Bakterien, die den Peptiden ausgesetzt sind, ihre Genaktivität deutlich in Richtung Stickstofffixierung verschieben.

„Besonders an den neu entdeckten Peptiden ist, dass sie die Knöllchenbakterien nicht so weit beeinträchtigen, dass sie sich nicht mehr fortpflanzen können. Das unterscheidet sie von allen bisher bekannten Peptiden, mit denen andere Vertreter der Hülsenfrüchtler ihre Symbiose kontrollieren“, sagt Robert Hänsch.

„Unsere Ergebnisse zeigen eine alternative Form der Symbiontenmodulation: Die Robinie verschiebt die Physiologie ihrer Rhizobien in Richtung Stickstofffixierung, ohne terminale Differenzierung auszulösen“, ergänzt Dr. Kevin Oliphant, der als korrespondierender Autor die Studie verantwortete. Er war zuvor Postdoktorand an der TU Braunschweig und forscht heute an der University of Oxford (Großbritannien).

Damit geht die Robinie den umgekehrten Weg im Vergleich zu einjährigen Pflanzen: Die Bakterien bleiben lebens- und teilungsfähig und werden zu dauerhaften Mitbewohnern. Für ein langlebiges Gehölz, das seine Symbiose über viele Wachstumsperioden stabil halten muss, ist diese schonende Form der Zusammenarbeit ein plausibler Vorteil.

Forschung verschiedener Disziplinen

Beteiligt an der Studie waren Forschende sehr unterschiedlicher Disziplinen, von der Pflanzenbiologie über die Mikrobiologie und die physikalische Chemie bis zur Geomechanik, die mit hochauflösender Computertomografie die Entwicklung der Wurzelknöllchen sichtbar machte. Neben der TU Braunschweig und der Southwest University Chongqing wirkten das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig, Helmholtz Munich sowie das Leibniz-HKI in Jena mit.

TU Braunschweig


Originalpublikation:

Bin Hu, Robert Hänsch, Kyra Grunau et al.: „Symbiotic peptides modulate rhizobial physiology without terminal differentiation“. Science Advances (2026), DOI: 10.1126/sciadv.aed281

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Wissenschaft Niedersachsen
news-39192 Tue, 30 Jun 2026 12:22:31 +0200 Neue Studie entschlüsselt Monsunantrieb auf jahreszeitlicher Ebene https://www.vbio.de/aktuelles/details/neue-studie-entschluesselt-monsunantrieb-auf-jahreszeitlicher-ebene Hochauflösende Sedimentanalysen aus dem Arabischen Meer zeigen erstmals, dass Sommer- und Wintermonsun unterschiedlich auf globale Klimaveränderungen reagieren. Die Studie, erschienen im Fachjournal Nature Geoscience, verbessert das Verständnis vergangener Niederschlagsmuster und könnte dazu beitragen, Klimamodelle für monsungeprägte Regionen weiter zu präzisieren.  Der südasiatische Monsun gehört zu den wichtigsten Klimasystemen der Erde. Sein jährlicher Wechsel von Trocken- und Regenzeiten bestimmt das Leben von mehr als zwei Milliarden Menschen. Doch trotz seiner enormen Bedeutung ist noch immer nicht vollständig geklärt, welche Faktoren seine Stärke und Schwankungen steuern und wie er auf den fortschreitenden Klimawandel reagiert. Die verfügbaren Messdaten reichen nur wenige Jahrzehnte zurück, und auch Klimamodelle können die Niederschlagsdynamik der Tropen bislang nur eingeschränkt abbilden.

Um die künftige Entwicklung des Monsuns besser zu verstehen, greifen Forschende auf natürliche Klimaarchive zurück. Dazu zählen Sedimente vom Ozeanboden, in denen Informationen über frühere Umwelt- und Klimabedingungen gespeichert sind. Mit den bislang verfügbaren Methoden lassen sich jedoch meist nur langfristige Klimaveränderungen rekonstruieren. Kurzfristige Schwankungen auf der Ebene einzelner Jahre oder Jahreszeiten bleiben häufig verborgen.

Daten aus der Vergangenheit für die Zukunft nutzen
Am MARUM hat ein multinationales Team verschiedener Disziplinen unter Leitung von Dr. Igor Obreht Sedimentproben aus dem Arabischen Meer untersucht. Dabei haben sie ein bildgebendes Verfahren im Mikrometer-Maßstab mit konventionellen Isotopenmethoden angewendet. Ziel war es, vergangene Klimaschwankungen mit einer Auflösung zu rekonstruieren, die mit aktuellen Klimatrends vergleichbar ist – allerdings unter den grundlegend anderen Rahmenbedingungen der letzten Abschmelzphase, als es zu abrupten Klimaveränderungen kam. 

Den Sedimentkern haben die Forschenden sorgfältig ausgewählt, da seine verschiedenen Proxysignale empfindlich auf unterschiedliche Komponenten und Jahreszeiten des Monsunsystems reagieren und somit eine umfassendere Bewertung der Monsundynamik ermöglichen. Die Studie steht für eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen dem MARUM, und der Universität Bern (Schweiz). In Bremen wurden bildgebende Massenspektrometrie-Ansätze für die Sedimentanalyse entwickelt, in Bern hyperspektrale Bildgebungsverfahren etabliert. Durch das Kombinieren neuartiger Bildgebungsverfahren mit konventionellen paläoklimatischen Ansätzen ist es dem Team gelungen, die Monsunaktivität von vor 16.000 und 12.000 Jahren mit einer nahezu jährlichen Auflösung zu rekonstruieren.

„Unsere Analysen zeigen, dass Sommer- und Wintermonsun während einer Phase rascher Klimaveränderungen nach der letzten Eiszeit unterschiedlich reagiert haben. Während der Sommermonsun vor allem von Klimaprozessen in den hohen Breiten der Nordhalbkugel beeinflusst wurde, schwächte sich der Wintermonsun mit steigenden globalen Temperaturen zunehmend ab“, sagt Obreht. „Unsere Daten zeigen, dass in Phasen eines schwächeren Wintermonsuns mehr Niederschlag außerhalb des eigentlichen Monsuns fiel.“ 

Besseres Verständnis von Monsunsystemen
„Damit konnten wir erstmals nachweisen, dass die Stärke der winterlichen Monsunwinde und die Niederschlagsmenge im Winter gegenläufig sind. Dieses bislang unbekannte Zusammenspiel hilft uns, die Dynamik des Monsunsystems besser zu verstehen“, sagt Dr. Mahyar Mohtadi, Koautor der Studie. Diese unterschiedliche Entwicklung liefert wichtige Hinweise darauf, welche Faktoren das Monsunsystem unter veränderten Klimabedingungen steuern. 

Für die Studie haben am MARUM im Rahmen des Exzellenzclusters „Ozeanboden“ mehrere Forschungsgruppen dazu beigetragen, die generierten Datensätze vollständig zu verstehen. Darüber hinaus hat das Projekt von Obrehts Wechsel im Rahmen des Programms „Earth System Science“ der Volkswagenstiftung an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz profitiert. Hier wurde durch die neu geknüpften Kooperationen Fachwissen ergänzt, um regionale Klimaarchive wie Tropfsteine und Seen zu interpretieren. Die Integration von Erkenntnissen aus verschiedenen Archiven, betont Obreht, sei entscheidend gewesen für das umfassende Verständnis der Komplexität und Bedeutung der beobachteten Monsunveränderungen.

MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften


Originalpublikation:

Igor Obreht, Andreas Lückge, Mahyar Mohtadi, Petra Zahajská, Enno Schefuß, Denis Scholz, Lars Wörmer, Petter Hällberg, Alexander Budsky, Florian Adolphi, Gerald Haug, Martin Grosjean, Kai-Uwe Hinrichs: Contrasting drivers of South Asian summer and winter monsoon evolution during the last deglaciation. Nature Geoscience 2026. DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-026-02023-z

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Nachhaltigkeit/Klima Wissenschaft Bremen
news-39191 Tue, 30 Jun 2026 11:05:59 +0200 Klimawandel lässt Meerestiere schrumpfen https://www.vbio.de/aktuelles/details/klimawandel-laesst-meerestiere-schrumpfen Ob Muscheln, Krebse oder Fische: Meerestiere reagieren seit Hunderten Millionen Jahren auf Umweltkrisen mit einem Rückgang ihrer Körpergröße. Eine neue Studie zeigt nun, dass dieser sogenannte „Lilliput-Effekt“ bei starken globalen Erwärmungsphasen besonders ausgeprägt ist. Die Forschenden sehen darin ein Warnsignal mit Blick auf den heutigen Klimawandel. Die Ergebnisse legen nahe, dass die aktuelle Erderwärmung die Meeresbewohner schrumpfen lassen wird. Für die Studie analysierte das Forschungsteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) gemeinsam mit den Universitäten Warschau und Lille fast 9.000 Größenänderungen aus fossilen, historischen und modernen Untersuchungen. Dadurch konnten Veränderungen der Körpergröße bei Meerestieren über einen Zeitraum von rund 450 Millionen Jahren hinweg miteinander verglichen werden.

„Unsere Daten belegen, dass die Abnahme der Körpergröße eine allgemeine Reaktion von Meerestieren auf Umweltkrisen ist“, sagt Dr. Paulina Nätscher, frühere Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Paläoumwelt an der FAU und Erstautorin der Studie. „Wir beobachten dieses Phänomen in sehr unterschiedlichen Tiergruppen, von Zwergwuchs in einzelnen Arten bis hin zu einer Dominanz kleinerer Arten in ganzen Lebensgemeinschaften. Er ist ein deutliches Zeichen dafür, dass Ökosysteme unter Stress stehen.“

Besonders stark seien die Veränderungen während Erwärmungsphasen gewesen. „Bei allen Umweltkrisen, ob sie durch Erwärmung herbeigeführt wurden oder nicht, liegt ein Rückgang der Körpergröße in Lebensgemeinschaften vor“, erklärt ihr Kollege Dr. Kenneth De Baets von der Universität Warschau. „Besonders ist jedoch, dass Krisen mir starker Erwärmung zu deutlich stärkeren und wechselhafteren Veränderungen direkt innerhalb der Arten führen; also zu einer echten Verzwergung. Im Durchschnitt fallen diese Effekte etwa doppelt so stark bei Erwärmung aus, wie bei anderen Krisen.“

Auch der Zusammenhang mit der Temperaturentwicklung sei klar erkennbar, sagt Professor Wolfgang Kießling, Leiter des Lehrstuhls für Paläoumwelt an der FAU: „Je stärker die Temperatur steigt, desto ausgeprägter ist der Rückgang der Körpergröße. Die Erdgeschichte liefert damit ein deutliches Warnsignal für die Zukunft der Ozeane.“

Folgen für marine Ökosysteme

Die Studie legt nahe, dass der heute beobachtete Trend zu kleineren Fischen und wirbellosen Meerestieren kein kurzfristiges Phänomen ist, sondern einem langfristigen Muster folgt. Setzt sich die globale Erwärmung fort, könnten kleinere Körpergrößen in den Weltmeeren zunehmend zur Regel werden – mit weitreichenden Folgen für Nahrungsketten und Fischerei.

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg


Originalpublikation:

P.S. Nätscher, K. De Baets & W. Kiessling: Unique fingerprint of marine ectotherm body size change during hyperthermal crises, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (26) e2505564123, https://doi.org/10.1073/pnas.2505564123 (2026). 

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Nachhaltigkeit/Klima Wissenschaft Bayern
news-39190 Tue, 30 Jun 2026 10:42:54 +0200 Der Mensch war nicht immer schlecht für die Artenvielfalt – im Gegenteil https://www.vbio.de/aktuelles/details/der-mensch-war-nicht-immer-schlecht-fuer-die-artenvielfalt-im-gegenteil Jahrtausende lang hat der Mensch mit landwirtschaftlicher Nutzung die Pflanzenvielfalt nicht verringert, sondern erhöht. Das haben Forschende der Universität Basel für die letzten 7000 Jahre detailliert nachgezeichnet. Erst in den letzten Jahrzehnten änderte sich das.  Das Ende des Römischen Reichs und die großen Pestwellen: Sie haben nicht nur die Menschen getroffen, sondern reduzierten auch die Pflanzenvielfalt im Schweizer Mittelland – weil der menschliche Einfluss zeitweise wegfiel. Von diesem überraschenden Ergebnis berichten Forschende um Dr. Fabian Rey und Prof. Dr. Oliver Heiri von der Universität Basel im Fachjournal «Nature Communications». 

Grundlage ihrer Analysen sind Ablagerungen in drei Schweizer Seen: dem Moossee bei Bern, dem Burgäschisee bei Herzogenbuchsee und dem Hüttwilersee im Thurgau. Die Forschenden haben aus diesen Seen Sedimentbohrkerne entnommen und anschließend das im Laufe der Jahrtausende in Schichten abgelagerte Material analysiert. Daraus konnten sie sowohl die Pflanzenvielfalt als auch die landwirtschaftliche Nutzung im Umfeld der Seen ableiten und datieren. «Das ist ein außergewöhnlich umfangreicher und genau datierter Datensatz», betont Oliver Heiri. «Wir können damit Veränderungen der Pflanzenvielfalt im Umland der Seen während der letzten 7000 Jahre in einer Auflösung nachzeichnen, die der modernen Ökologie nahekommt – und das aus einer Zeit vor der modernen Ökologie.» 

Landbau und Viehhaltung machten die Landschaft diverser

Seit der Jungsteinzeit nahm die Pflanzenvielfalt mit der aufkommenden Landwirtschaft zu. «Man denkt vielleicht, dass menschlicher Einfluss schlecht für die Pflanzenvielfalt sein müsste, weil wir das von heute so kennen», sagt Fabian Rey. «Aber der damalige Landbau und die Viehhaltung machten die Landschaft diverser.» Vorher war das Schweizer Mittelland größtenteils von Wald bedeckt und damit ein relativ einförmiger Lebensraum. 

«Mit der zunehmenden Landwirtschaft entstand im Laufe der Zeit ein Mosaik aus Lebensräumen», so Rey. Felder, Weiden, Hecken und später auch Hochstammobst wechselten sich auf relativ kleinen Flächen ab. Das bot unterschiedliche Bedingungen für darauf spezialisierte Pflanzen. Es gab jedoch auch immer wieder Phasen, in denen die Pflanzenvielfalt einbrach: Etwa in der Zeit der Völkerwanderung nach dem Ende des Römischen Reichs, oder als die Pest im Mittelalter viele Menschenleben forderte. «In Zeiten, in denen sich die Menschen weniger um Landwirtschaft kümmern konnten, wuchs der Wald zurück und die Pflanzenvielfalt nahm auf Landschaftsebene ab», erklärt Heiri.

Krisenzeiten ließen die Vielfalt einbrechen

Mehr Landwirtschaft, mehr Artenvielfalt: Diese parallele Entwicklung galt allerdings nur etwa bis zum Zweiten Weltkrieg. In den vergangenen 80 Jahren ist die Pflanzenvielfalt stark zurückgegangen. Das Forschungsteam führt das auf die seither intensivierte Landwirtschaft zurück. Anstelle eines kleinteiligen Mosaiks aus Lebensräumen entstanden grosse gleichförmige Flächen, die einfacher maschinell zu bewirtschaften sind. Auch der zunehmende Einsatz von Düngern und Pestiziden sorgte dafür, dass viele spezialisierte Pflanzen sich zurückzogen. «In unseren Daten sehen wir aber auch, dass sich die Pflanzenvielfalt nach früheren Einbrüchen wieder erholt hat, wenn die Menschen zu einer Landwirtschaft mit abwechslungsreichen Flächen zurückkehrten», sagt Rey. Das lasse vermuten, dass auch der Trend der letzten 80 Jahre durchaus umkehrbar sei, wenn sich die Bewirtschaftungsmethoden wieder ändern würden. 

Pollen aus sieben Jahrtausenden

Die Daten für die Studie beruhen auf über einem Jahrzehnt an Analysen der Sedimentbohrkerne in enger Zusammenarbeit mit Forschenden der Universität Bern und des Amts für Archäologie des Kantons Thurgau. Aus jedem Zentimeter der Bohrkerne entnahm Fabian Rey dafür Pollenproben, die er chemisch aufbereitete, präparierte und unter dem Mikroskop auswertete. Bei jeder Probe bestimmte er für 500 Pollenkörner den dazugehörigen Pollentyp und konnte so die Vielfalt der Pflanzen rund um den See ermitteln. Die Intensität der landwirtschaftlichen Nutzung im jeweiligen Zeitraum konnte anhand bestimmter Pollen in den Proben ermittelt werden, sowohl von Nutzpflanzen als auch von sogenannten «Kulturfolgern», die auf landwirtschaftlich genutzten Flächen wachsen. Zusätzlich wurden zum Vergleich archäologische und historische Daten hinzugezogen. Mit der C14-Methode, einem Verfahren zur Altersbestimmung von organischem Material, datierten die Forschenden die Schichten. Die Sedimentbohrkerne reichen rund 7000 Jahre in die Vergangenheit zurück, also bis zur Jungsteinzeit.

Universität Basel


Originalpublikation:

Rey, F., Tinner, W., Wick, L. et al. Decadal-scale pollen records link land use and plant diversity change across European lowlands over seven millennia. Nat Commun (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-74214-6

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Wissenschaft International
news-39189 Tue, 30 Jun 2026 10:38:43 +0200 Neue Genom-Analyse aus Blutplasma verbessert Diagnostik schwerer Infektionen https://www.vbio.de/aktuelles/details/neue-genom-analyse-aus-blutplasma-verbessert-diagnostik-schwerer-infektionen Schwere bakterielle Infektionen müssen schnell erkannt und gezielt behandelt werden. Doch eine bereits begonnene Antibiotikatherapie erschwert oft den Nachweis der Erreger. Forschende des Universitätsklinikums Jena (UKJ) haben nun ein Verfahren entwickelt, das Krankheitserreger direkt aus dem Blutplasma identifizieren kann. Die Methode liefert Ergebnisse innerhalb weniger Stunden und funktioniert auch bei laufender Antibiotikatherapie. Die Forschenden nutzen sogenannte mikrobielle zellfreie DNA – kleinste Erbgutfragmente von Bakterien, Viren oder Pilzen, die bei Infektionen im Blut zirkulieren. Zunächst werden diese freien DNA-Fragmente aus dem Blutplasma isoliert und durch das Anbringen spezifischer Adapter in eine Sequenzierbibliothek überführt, sodass sie für die Analyse vorbereitet sind. Anschließend lassen sich die Erregerfragmente mithilfe der Nanopore-Sequenzierung innerhalb weniger Stunden direkt auswerten, ohne dass die Erreger zuvor angezüchtet werden müssen. 

„Bei schweren Infektionen zählt oft jede Stunde. Gleichzeitig sinkt die Aussagekraft klassischer Blutkulturen, sobald Antibiotika verabreicht wurden“, sagt Dr. Micha Banz, Clinician Scientist am Institut für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene des UKJ. „Unser Ziel war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, das schnell einsetzbar, kostengünstig und für klinische Labore gut zugänglich ist.“

In einer Pilotstudie untersuchte das Team 18 Patientinnen und Patienten mit Blutstrominfektionen oder dem Verdacht auf eine infektiöse Endokarditis – also einer Herzklappenentzündung. Das neue Verfahren stimmte in 16 Fällen mit der klinischen Diagnose überein. Besonders bemerkenswert: In zwei Fällen einer sogenannten kulturnegativen Endokarditis konnten die Forschenden den Erreger nachweisen, obwohl die Blutkulturen keinen Befund geliefert hatten.

Die Analyse dauert vom Probeneingang bis zum Ergebnis rund zwölf Stunden. Zwar ist das Verfahren derzeit noch deutlich teurer als eine klassische Blutkultur, die Materialkosten liegen bei etwa 100 bis 120 Euro pro Probe. Im Vergleich zu kommerziellen Spezialverfahren zur Analyse mikrobieller DNA kann die Jenaer Methode jedoch deutlich kostengünstiger umgesetzt werden.

Doch die Methode könnte künftig noch mehr leisten als eine schnelle Diagnose. Die Forschenden konnten zeigen, dass die mikrobielle DNA bei einigen Patientinnen und Patienten noch bis zu 16 Tage nach Beginn einer gezielten Antibiotikatherapie nachweisbar blieb. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, den Verlauf einer Infektion über einen einfachen Bluttest zu verfolgen.

„Langfristig könnte die Technologie helfen, Antibiotikatherapien individueller zu steuern“, sagt Banz. „Wenn wir erkennen können, wann eine Infektion tatsächlich ausgeheilt ist, ließen sich möglicherweise unnötig lange Behandlungen vermeiden.“

Ein besonderes Anliegen des Teams war die breite Nutzbarkeit des Verfahrens. „Uns war wichtig, die Methode nicht hinter kommerziellen Angeboten oder technischen Hürden zu verstecken. Deshalb haben wir das vollständige Protokoll frei zugänglich veröffentlicht, damit andere Forschungseinrichtungen und Kliniken den Ansatz unmittelbar nutzen, überprüfen und weiterentwickeln können“, sagt Bioinformatiker Dr. Christian Brandt, der an der Studie mitarbeitete. Durch die offene Bereitstellung soll die wissenschaftliche Nachvollziehbarkeit gestärkt und der Transfer der Methode in Forschung und klinische Praxis erleichtert werden.

Bei seiner Forschungsarbeit wurde Banz durch das Else-Kröner-Forschungskolleg IKARUS am UKJ gefördert und entwickelte die Methode innerhalb eines Jahres. Rund die Hälfte der Zeit entfiel dabei auf Laborentwicklung und Validierung. Beteiligt waren zudem Forschende mehrerer deutscher und internationaler Einrichtungen, darunter auch der InfectoGnostics-Forschungscampus.

Universitätsklinikum Jena


Originalpublikation:

Banz, M., Hagel, S., Freiburger, S. et al. Microbial cell-free DNA for rapid pathogen identification in clinical diagnostics: a proof of concept study. Genome Med 18, 88 (2026). https://doi.org/10.1186/s13073-026-01700-3

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Wissenschaft Biobusiness Thüringen
news-39188 Tue, 30 Jun 2026 10:31:34 +0200 Wie Proteine in Zellmembranen eingebaut werden https://www.vbio.de/aktuelles/details/wie-proteine-in-zellmembranen-eingebaut-werden Forschende die komplexen biochemischen Prozesse analysiert, wie Bakterien in ihre Zellmembran Proteine einbauen. In einer aktuellen Studie erläutern sie, dass – im Gegensatz zu bisherigen Annahmen – sich die Vorgänge zwischen Bakterien- und höheren Zellen stärker ähneln als bisher angenommen.  In die Zellmembran ist eine Vielzahl von Proteinen eingebaut, die viele verschiedene Funktionen übernehmen. Manche dienen als Transportkanäle, um Stoffe gezielt in die Zelle zu leiten oder Produkte der Zelle aus ihr auszuschleusen. Andere sind Rezeptoren, die Steuersignale registrieren und daraufhin Prozesse in der Zelle auslösen. Dabei sind diese Proteine komplex dreidimensional gefaltet; die spezifische Form ist für die Proteinfunktion zwingend notwendig.

Es ist für die Forschung vielfach noch eine offene Frage, wie die Proteine, die die sogenannten Ribosomen – die „Fabriken“ in der Zelle – innerhalb des Zellinnern herstellen, in der richtigen Form an ihren Platz innerhalb der Membran gelangen und wann sich während der Evolution die Prozesse etablierten. Dazu Prof. Dr. Alexej Kedrov, Leiter der Arbeitsgruppe Synthetische Membransysteme an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU): „Die Umgebung im Zellinnern unterscheidet sich deutlich von der Membran. Hydrophobe (wasserabstoßende) Proteine, die sich frei innerhalb der wässrigen Umgebung im Zellinnern befänden, würden mit anderen Molekülen aggregieren, bevor sie an ihren Einsatzort gelangen können. Deshalb sind für den Einbau spezielle Mechanismen notwendig.“

Die neuen Proteine werden von den Ribosomen bis zur Membran transportiert. Im anschließenden Schritt werden sie von speziellen Enzymen, den „Insertasen“, in die Membran eingebettet – hierzu gehören das sogenannte Sec-Translokon und Helferproteine wie YidC. Erst dort nehmen sie ihre endgültige Faltung an. Bisher wurde angenommen, dass der Einbau (die „Insertion“) exklusiv über eine Öffnung im Translokon, dem „Lateral gate“ geschieht. Es war aber nicht gelungen, dies auch durch bildgebende Verfahren zu bestätigen. In neusten Studien aus Eukaryoten (höhere Zellen mit Zellkern) wurde nun ein alternativer Weg in die Membran beobachtet, bei dem Membranproteine über die Rückseite des Translokons („back-of-Sec“) inseriert werden.

Bei der nun in EMBO-Journal veröffentlichten Studie untersuchte das Team um Prof. Kedrov die Struktur und den Einbauvorgang von Proteinen in Bakterienzellen, sogenannten Prokaryoten. „Die kürzlich veröffentlichten Ergebnisse aus eukaryotischen Systemen haben unser Verständnis der Membranproteininsertion grundlegend verändert. Lange geglaubte Paradigmen wurden hinterfragt. Daraus ergab sich für uns die zentrale Frage: Ist dieser neu beschriebene Mechanismus ausschließlich in höheren Organismen zu finden oder existiert er auch in Bakterien?“

An der HHU wurden dafür die Ribosomen-Membranproteinkomplexe hergestellt, deren Struktur anschließend an der LMU München mithilfe der Kryoelektronenmikroskopie bestimmt wurde. Die Düsseldorfer Forschenden haben auf dieser Datengrundlage die Funktionsweise entschlüsselt.

Max Busch, Doktorand in Kedrovs Gruppe und Erstautor der Studie: „Uns ist es erstmalig gelungen, den kompletten Weg von neu entstehenden Membranproteinen in einem Ribosom bis in die Membran zu zeigen. Wir haben auch gesehen, wann die dreidimensional gefaltete Struktur der Proteine, die sogenannten Helices, ausgebildet werden.“

Das Ergebnis hilft dabei, die Faltungsprozesse von Membranproteinen besser zu verstehen. „Wir können hieraus etwas über die evolutionäre Entwicklung dieser für die Zellen wichtigen Vorgänge lernen“, betont Kedrov und ergänzt: „Auch bei anderen Organismen wie Hefen ist ein ähnlicher Prozess bekannt. Wir können so zurückschließen, wann sich in der Vorgeschichte bei der Entwicklung der Lebewesen, dieser Prozess etabliert hat und während langer Zeit konserviert wurde.“

Ziel von Kedrovs Arbeitsgruppe ist es darüber hinaus, basierend auf den bisherigen Ergebnissen die Membranproteininsertion weiter und detaillierter zu untersuchen. Besonders die Rolle von weiteren involvierten Proteinen soll aufgeklärt werden.

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf 


Originalpublikation:

Busch, M., Rosales-Hernandez, C., Kamel, M. et al. Substrate-induced assembly and functional mechanism of the membrane protein insertase SecYEG-YidC. EMBO J (2026). doi.org/10.1038/s44318-026-00837-6
 

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Wissenschaft Nordrhein-Westfalen