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Wo räuberische Mikroalgen ein Erfolgsmodell sind

Thu, 23 Apr 2026 12:16:24 +0200

Der Amazonas transportiert enorme Mengen Süßwasser in den tropischen Atlantik – rund 50 % des gesamten Süßwassereintrags in diese Ozeanregion und bis zu 20 % weltweit. Daraus entsteht eine gewaltige Flussfahne, die sich über Hunderte Kilometer ausbreitet und sich mit der Zeit und zunehmender Entfernung vom Flussdelta verändert. So bildet sich ein Mosaik aus Lebensräumen mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Bedingungen.

Grundlage des Nahrungsnetzes in diesem dynamischen System sind die mikroskopischen Organismen des Planktons. Ursprünglich unterschied man pflanzenähnliches Phytoplankton (Mikroalgen), das Photosynthese betreibt, und tierisches Zooplankton, das andere Lebewesen frisst. Mittlerweile weiß man, dass manche Mikroalgen nicht in dieses Schema passen: Sie betreiben Photosynthese, nehmen aber zusätzlich organische Substanz auf und ernähren sich mitunter sogar räuberisch von anderen Mikroorganismen. Damit verwischt die klassische Grenze zwischen Produzenten und Konsumenten. Die jetzt vorgelegte Feldstudie macht deutlich, dass diese hybride Ernährungsweise – die sogenannte Mixotrophie – kein Randphänomen, sondern ein zentraler ökologischer Mechanismus ist.

Wie verborgene Ernährungsstrategien im Plankton sichtbar werden

Die Ernährungsweisen in gemischten Planktongemeinschaften zu unterscheiden, gehört zu den großen Herausforderungen der Meeresforschung. Ein entscheidender Fortschritt ist hierbei die Analyse stabiler Stickstoffisotope in Aminosäuren aus gefilterten Planktonproben. Je nach vorherrschender Ernährungsweise entstehen charakteristische Isotopenmuster, aus denen sich die trophische Position der Organismen im Nahrungsnetz bestimmen lässt. In der jetzt in Communications Biology veröffentlichten Studie kombinierten die Forschenden unter Leitung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) diesen Ansatz mit Analysen der Umweltbedingungen und der Planktongemeinschaft, etwa anhand von Pigmentdaten und mikroskopischen Beobachtungen.

„Durch diese Methoden-Kombination können wir mixotrophe Aktivitäten jetzt direkt im natürlichen System nachweisen – etwas, das bisher vor allem unter kontrollierten Labor- und nicht unter Feldbedingungen möglich war“, erklärt Ana Fernández-Carrera vom Institut für Ozeanographie und Globalen Wandel der Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Die Erstautorin der Studie nahm an zwei Forschungsexpeditionen – 2018 und 2021 – teil, um die Nahrungsnetze in der Amazonas-Flussfahne zu untersuchen. Damals Wissenschaftlerin am IOW, analysierte sie insgesamt 46 Planktonproben von 29 Stationen entlang der Flussfahne. Ergänzend erfassten die Expeditionsteams zentrale Umweltparameter wie Nährstoffkonzentrationen, Phytoplanktonpigmente, Sauerstoffgehalte und die Struktur der Wassersäule, um die Veränderungen entlang der Flussfahne zu charakterisieren.

Unter dynamischen Bedingungen zahlt sich Mixotrophie aus

Entlang des Alterungsgradienten der Amazonas-Flussfahne identifizierten Fernández-Carrera und ihr Team ein klares Muster in den Ernährungsstrategien des Planktons. In Wassermassen nahe der Flussmündung lagen die Werte für die trophische Position bei etwa 1,0 – ein Hinweis auf Dominanz von rein photosynthetischen Organismen. Mit zunehmendem Alter der Flussfahne – nach 27 Tagen – erhöhten sich diese Werte auf rund 1,5. Das zeigt, dass mixotrophe Ernährung zunimmt, je weiter die Flussfahne ins Meer vordringt, ohne dass jedoch Werte von 2,0 und mehr erreicht werden, was für eine überwiegend heterotrophe Ernährung durch Futteraufnahme typisch wäre.

Diese Verschiebung der Ernährungsweise hin zur Mixotrophie geht mit deutlichen Veränderungen der Umweltbedingungen einher. Mit zunehmender Entfernung von der Flussmündung nehmen die Nährstoffkonzentrationen ab: Nitrat beispielsweise sinkt von erhöhten Werten in der jungen Flussfahne auf etwa 2 µM auf dem Kontinentalschelf und nimmt in Richtung offene See noch weiter ab. Gleichzeitig gehen die Chlorophyllkonzentrationen von über 0,5 µg L⁻¹ auf etwa 0,17 µg L⁻¹ zurück. Auch die Struktur der Wassersäule verändert sich, mit zunehmend mächtigen durchmischten Oberflächenschichten, während die Sauerstoffkonzentrationen leicht unter Sättigung liegen.

Bei zunehmender Nährstoffarmut und unter physikalisch heterogenen Bedingungen, die sich aus dem Zusammenspiel von Durchmischung, Sauerstoffverfügbarkeit und biologischer Produktion ergeben, haben also diejenigen Organismen einen klaren Konkurrenzvorteil, die verschiedene Ernährungsweisen kombinieren; sie setzen sich sowohl gegenüber strikt autotrophen als auch strikt heterotrophe Organismen durch. „Dieses klare Muster zeigt, dass Mixotrophie kein Ausnahmefall ist, sondern unter bestimmten Umweltbedingungen eine dominante und äußerst effiziente Strategie sein kann“, erklärt Natalie Loick-Wilde, Korrespondenz-Autorin der Studie. Sie war an beiden Amazonas-Expeditionen als leitende Wissenschaftlerin beteiligt und forscht am IOW seit vielen Jahren zu marinen Plankton-Nahrungsnetzen.

Warum Mixotrophie für Klima und Ökosystemmanagement wichtig ist

Die Bedeutung dieser Ergebnisse reicht weit über die Amazonasregion hinaus. Denn sie stellen die klassische Vorstellung mariner Nahrungsnetze mit einfacher Trennung zwischen Produzenten und Konsumenten infrage und zeigen stattdessen ein Kontinuum von Ernährungsstrategien. „Mixotrophie ist weit verbreitet und funktional wichtig. Um marine Ökosysteme realistisch abbilden zu können, muss sie angemessen in Modellen berücksichtigt werden“, betont Ana Fernández-Carrera.

Zudem legt die Studie nahe, dass mixotrophe Organismen generell eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf des Ozeans spielen. „Mixotrophe Aktivität fördert vermutlich die Produktion und Anreicherung von kohlenstoffreichem, schwer abbaubarem organischem Material und trägt so zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff im Ozean bei“, erklärt Natalie Loick-Wilde mit Blick auf den Befund früherer Studien, die den äußeren Bereich der Amazonas-Flussfahne, in dem Mixotrophie dominiert, als bedeutende Senke für atmosphärisches Kohlendioxid identifizierten.

Beide Forscherinnen sind sich einig: Um marine Regionen, in denen zentrale Ökosystemprozesse besonders aktiv sind, besser zu verstehen, kommt es darauf an zu erkennen, wann, wo und warum Mixotrophie dominiert. Solche Gebiete können für den Kohlenstoffkreislauf, die Nährstoffdynamik und den Energiefluss im marinen Nahrungsnetz überdurchschnittlich wichtig sein. „Ein besseres Verständnis dieser trophischen Muster kann dazu beitragen, Ozean- und Klimamodelle zu verbessern und auch das Management mariner Ökosysteme wirksamer zu gestalten – etwa durch den Schutz produktiver Regionen mit besonderer Bedeutung für Fischerei und Biodiversität. Dafür müssen künftige Studien vor allem die Methoden zur präzisen Erfassung mixotropher Isotopensignaturen weiterentwickeln und entsprechende Untersuchungen auf andere Meeresregionen ausweiten“, so die beiden Planktonforscherinnen abschließend.

Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Originalpublikation:

Fernández-Carrera, A., Choisnard, N., Wodarg, D. et al. Mixotrophy emerges as an optimal strategy in mature waters of the Amazon River plume. Commun Biol 9, 434 (2026). doi.org/10.1038/s42003-026-09893-4

Wann brüllt der Löwe? Das können Sendehalsbänder dank Maschinellem Lernen auch ohne Mikrofon erkennen

Thu, 23 Apr 2026 12:11:14 +0200

Erstmals funktioniert ein solcher Algorithmus zuverlässig sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Löwen und sogar, wenn das Brüllen mit einem anderen Verhalten wie Laufen kombiniert ist. Er wurde entwickelt von Forschenden der GAIA-Initiative am Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW).

Löwen leben in sozialen Gruppen (Rudeln) mit engen Bindungen und einem komplexen Kommunikationssystem aus visuellen, chemischen, physischen und akustischen Signalen. Sie nutzen diese Signale unter anderem, um ihre Bewegungen zu koordinieren und Konflikte zu vermeiden. Die einzige Möglichkeit für Löwen, sich über große Entfernungen zu verständigen, ist das Brüllen. Da die Mitglieder eines Rudels oft über große Entfernungen verstreut sind, kommt dem Brüllen eine zentrale Rolle bei der Kommunikation innerhalb des Rudels zu. Zwar wurden die akustischen Details der Brülllaute bereits gründlich dokumentiert und analysiert, das Brüllverhalten und die Funktionen des Brüllens innerhalb der artspezifischen Kommunikation ist jedoch nur lückenhaft erforscht. „Es ist bekannt, dass männliche Löwen nicht brüllen, um bei weiblichen Löwen Eindruck zu machen, und es wird vermutet – noch ohne wissenschaftlichen Beleg – dass Löwen brüllen, um ihr Revier zu behaupten“, sagt Dr. Ortwin Aschenborn, Wildtierarzt und Wissenschaftler in der GAIA-Initiative am Leibniz-IZW. „Die Langstreckenkommunikation weiblicher Löwen ist sogar noch völlig unerforscht.“

Für diese Art von Forschung sind klassische Tonaufnahme-Techniken nicht praktikabel: Handmikrofone können nur punktuell aus der Entfernung einzelne Löwen-Vokalisationen aufnehmen. Tonaufnahme-Geräte an den Tieren, etwa mit Halsbändern kombinierte „Audiologger“, benötigen viel Energie und Speicherplatz – und nehmen große Datenmengen auf, die für diese konkreten Forschungsfragen nicht benötigt werden. Um das Brüllen gemeinsam mit dem räumlichen Bewegungsmuster und damit dem Sozialverhalten zu analysieren, ist es notwendig, über lange Zeiträume zu erfassen, wann und wo ein Löwe (oder eine Löwin) brüllt. Diese Information kann durch die Analyse von sogenannten Beschleunigungsdaten (ACC) von Halsbändern abgeleitet werden. ACC-Daten zeichnen in schneller Folge und über lange Zeiträume kleinste Bewegungen in drei Dimensionen auf, was es ermöglicht, eine Vielzahl von Verhaltensweisen zu identifizieren. Dabei ist Künstliche Intelligenz eine unverzichtbare Hilfe: „Machine Learning“-Algorithmen können darauf trainiert werden, bestimmte Signaturen in den Beschleunigungsdaten zu identifizieren und einem bestimmten Verhalten zuzuordnen. Bewegungsformen wie Laufen, Fliegen oder Schwimmen können so für viele Tierarten bereits sehr zuverlässig erkannt und damit wissenschaftlich erforscht werden, beispielsweise gemeinsam mit der zeitgleich erfassten GPS-Position der Tiere. Die Klassifikation von Vokalisationen aus Beschleunigungsdaten wird jedoch noch selten angewandt, da sie mit hohen methodischen Herausforderungen verbunden ist.

„Fully convolutional neural network“ kann Löwenbrüllen klassifizieren, auch wenn es mit anderem Verhalten wie Laufen zugleich auftritt

Im Gegensatz zum Laufen oder Fliegen sind Bewegungsmuster bei Vokalisationen nur mit subtilen, kleinteiligen Bewegungsmustern verknüpft, die oft nur einen Teil des Tierkörpers betreffen. Obwohl Löwenbrüllen sehr laut ist (es kann aus bis zu acht Kilometern Entfernung gehört werden), ist das davon ausgelöste ACC-Signal relativ schwach. Darüber hinaus kann sich die Lautäußerung auch mit anderen Verhaltensmustern mischen, etwa wenn sich ein Löwe – was regelmäßig vorkommt – beim Brüllen fortbewegt und die Sensoren einen Mix aus unterschiedlichen Verhaltensmustern abbilden. „Bisherige Modelle zur Klassifikation von Löwenbrüllen aus Beschleunigungsdaten wurden ausschließlich an männlichen Löwen trainiert, die sich nicht anderweitig bewegt haben“, erklärt Wanja Rast, Wildtier-KI-Spezialist in der GAIA-Initiative und Doktorand am Leibniz-IZW. „Unsere Neuentwicklung kann mehr: Wir haben ein sogenanntes ‚U-Net‘ trainiert, das Brüllen sowohl von männlichen als auch von weiblichen Löwen detektieren kann – sowohl in Bewegung als auch wenn sie sich nicht bewegen.“

Ein „U-Net“ ist eine Variante eines „convolutional neural networks“ (CNN), einer Methode des Maschinellen Lernens, die vorrangig bei Bild- und Audiodateien Anwendung findet. Die Daten werden dabei auf Ebenen angeordnet, die durch Faltungen (convolutions) verarbeitet werden und aus einem Eingabewert einen Ausgabewert (im Fall der Löwenstudie „Brüllen“ oder „Nicht-Brüllen“) erzeugen. Das Modell wurde anhand von Referenzdaten von sieben besenderten Löwen im Etosha-Nationalpark trainiert, die über einen Zeitraum von mehreren Monaten sowohl einen GPS-Sender mit Beschleunigungssensoren als auch einen Audiologger trugen. Insgesamt haben die Forschenden 1333 Brüllereignisse aufgenommen. Beschleunigungs- und Audiodaten wurden synchronisiert, sodass die Brüll-Signale im ACC-Datenstrom identifiziert werden konnten. Nach dem Training konnte das „U-Net“ diese Klassifikation selbstständig und mit einer Trefferquote von 90 bis 96 Prozent nur auf Basis von Beschleunigungsdaten vornehmen – nur wenige der tatsächlichen Brüller hat die KI „überhört“ (falsch-negativ). Umgekehrt waren circa 81% der angezeigten Brüller auch tatsächlich welche, in knapp 20 Prozent lag die KI dabei falsch (falsch-positiv). Beide Werte gelten gleichermaßen für männlich wie weibliche Löwen. „Brüllen beim Laufen wurde im Schnitt etwas weniger zuverlässig klassifiziert, jedoch konnten nachfolgende Filterschritte die Detektion auf ein vergleichbares Maß wie beim Brüllen ohne Laufen steigern“, so Rast.

Halsbandsender mit ACC-Sensoren können – für spezielle Anwendungsfälle – Audiologger bei Löwen ersetzen und neue Forschungsarbeiten möglich machen

Die Forschenden der GAIA-Initiative am Leibniz-IZW sind überzeugt, dass es für einige Forschungsfragen möglich und sinnvoll ist, auf die KI-gestützte Klassifikation der Beschleunigungsdaten zu setzen, um Tierverhalten im Zusammenhang mit Vokalisationen zu erforschen. „Im Gegensatz zu Audiologgern, die tatsächliche Tonaufnahmen speichern, ist die Speicherung von Beschleunigungsdaten mit weniger Energie und Speicherplatz über längere Zeiträume möglich“, so Dr. Jörg Melzheimer, Wissenschaftler in der GAIA-Initiative am Leibniz-IZW. Abgelegt wird jedoch nicht der tatsächliche Laut – Brüllen, Grunzen oder Heulen – sondern nur der Umstand, wann und (in Kombination mit der GPS-Signatur) wo dieser geäußert wurde. „Zusätzlich kann eine gut trainierte Klassifikation für Beschleunigungsdaten auch auf Altdatenbestände angewendet werden, es könnten also Daten für Studien zum Vokalisationsverhalten erschlossen werden, die gar nicht mit diesem Forschungsthema im Kopf erstellt wurden“, so Melzheimer. „Gleichzeitig muss eingeschränkt werden, dass dieses Verfahren nur dann funktioniert, wenn ein KI- bzw. Machine-Learning-Algorithmus erfolgreich trainiert werden kann“. Dies ist dem Team der GAIA-Initiative für das Löwenbrüllen gelungen – es ist jedoch möglich, dass Versuche bei anderen Arten weniger oder gar nicht erfolgreich sind, denn nicht jede Vokalisation ist mit charakteristischen oder ausreichend ausgeprägten ACC-Signalen verbunden.

Auf Grundlage dieses Machine-Learning-Ansatzes will das GAIA-Team das Brüllverhalten von Löwen als Schlüssel zur innerartlichen Kommunikation weiter erforschen. Zudem planen die Forschenden, ein Konzept für einen „akustischen Zaun“ für die Grenzen von Schutzgebieten zu entwickeln, in welchem strategisch platzierte Sensoren und Lautsprecher in der Landschaft sich in entscheidenden Momenten in die Löwenkommunikation einklinken. Auf diese Weise sollen die Löwen in diesen Schutzgebieten gehalten und Kontakte sowie Konflikte mit Menschen reduziert werden.

Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung

Originalpublikation:

Rast W, Götz T, Cloete C, Berger An, Chamaillé-Jammes S, Krofel M, Portas R, Aschenborn OHK, Melzheimer J (2026): Did U hear that? Working with mixed behaviours when classifying animal behaviour from acceleration data using a U-Net. 2026, 103761. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2026.103761

Wie Papayas dem Kakaoanbau nützen

Thu, 23 Apr 2026 12:01:50 +0200

Der Kakao-Anbau in sogenannten Agroforstsystemen ist im peruanischen Amazonas-Regenwald weit verbreitet. Dort stehen Kakaopflanzen zusammen mit anderen Bäumen auf derselben Fläche. Das Problem: Blattschneiderameisen bauen dort ebenfalls gerne ihre Nester. Kakao-Bauern betrachten die Insekten oft als Schädlinge, weil sie Blätter, Blüten und Früchte abschneiden und damit den Ernteertrag verringern können. Häufig versuchen die Bauern deshalb, die Ameisen mit Pestiziden unter Kontrolle zu bringen.

Welche Auswirkungen die Ansiedlung von Blattschneiderameisen im Kakao-Anbau im Regenwald hat und wie am besten darauf zu reagieren ist, hat jetzt ein Forschungsteam der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) untersucht. Das zentrale Ergebnis: Ameisen sind nicht notwendigerweise schädlich; sie können dem Agroforstsystem sogar nützen. Darüber hinaus lassen sich die von ihnen verursachten Schäden mit einfachen Mitteln verringern, die sich zudem positiv auf die Biodiversität auswirken.

Im Spannungsfeld zwischen Schäden und Nutzen

Verantwortlich für diese Studie war Blanca Iváñez Ballesteros, Postdoc am Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie - Zoologie III der JMU. Die Ergebnisse sind Teil ihrer Dissertation in dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Projekt „EcoCacao“, das von Professor Ingolf Stefan-Dewenter gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Göttingen, Wien und Lima geleitet wird. In der neuesten Ausgabe des Journal of Applied Ecology sind die Ergebnisse veröffentlicht.

„Blattschneiderameisen sind nicht nur Schädlinge. Als ‚Ökosystem-Ingenieure‘ verändern sie die Bodenstruktur und Nährstoffdynamik ihrer Umgebung stark. Für eine nachhaltige Landwirtschaft ist es daher entscheidend, das Verhältnis zwischen den Schäden und den ökologischen Dienstleistungen der Ameisen zu verstehen“, schildert die Wissenschaftlerin den Hintergrund ihrer Arbeit.

Die zentralen Ergebnisse der Studie lassen sich in fünf Punkten zusammenfassen:

• Wo bauen die Ameisen ihre Nester? Blanca Iváñez Ballesteros fand heraus, dass es mehr Ameisennester gibt, wenn das Blätterdach über dem Kakao dichter ist. Dies bietet den Ameisen wahrscheinlich einen geeigneten Lebensraum mit zusätzlichen Ressourcen.

• Wie groß ist der Schaden am Kakao wirklich? Bäume, die direkt neben einem Nest stehen, können bis zu 90 Prozent ihrer Blätter verlieren. Doch die Auswirkungen nehmen mit zunehmender Entfernung schnell ab: Bereits in 15 Metern Entfernung sinkt der Fraßschaden auf unter 10 Prozent. Insgesamt ist der Gesamtschaden über die gesamte Plantage hinweg also oft geringer, als man denken würde.

• Ameisen haben ein „Lieblingsessen“: In Experimenten stellte die Forscherin fest, dass die Ameisen eine klare Rangliste haben. Sie bevorzugen Papaya, Orangen und den einheimischen Holzbaum Capirona gegenüber Kakao. Unterschiede in der Blattchemie, darunter Verbindungen wie Koffein in Kakaoblättern, könnten dieses Muster erklären.

• Die Rolle des Waldes: Befindet sich die Plantage in einer Landschaft, in der noch viel Wald vorhanden ist (ca. 80 Prozent Baumbedeckung), ist der Schaden am Kakao deutlich geringer. Der Grund dafür könnte sein, dass es im Wald mehr natürliche Feinde für die Blattschneiderameisen gibt, die deren Aktivität eindämmen.

• Ameisen als „Ingenieure“: Blattschneiderameisen verändern den Boden durch ihre riesigen Tunnel und Abfallhaufen. Überraschenderweise stellte die Studie fest, dass der Nährstoffgehalt im Oberboden in der Nähe der Nesteingänge geringer ist. Dies deutet darauf hin, dass sich Nährstoffe tiefer im Boden ansammeln können, was zu kleinräumigen Unterschieden in den Bodenbedingungen rund um die Nester führt.

Insgesamt plädiert die Studie für eine biodiversitätsfreundliche Bewirtschaftung, die sowohl die lokale Baumvielfalt als auch den Erhalt angrenzender Wälder nutzt, um produktive und resiliente Anbausysteme zu schaffen. Und für die Landwirtschaft lautet das Fazit: Anstatt Ameisennester mit Gift zu bekämpfen, sollten Bauern auf eine schlaue Mischung der Bäume setzen. Wenn sie Bäume wie Papaya als „Ablenkung“ anbauen und den Wald in der Umgebung schützen, können sie gut Kakao produzieren und gleichzeitig die Artenvielfalt erhalten.

Universität Würzburg

Originalpublikation:

Ivañez-Ballesteros, B., Opolka, M., Aycart-Lazo, P., Ocampo-Ariza, C., Maas, B., Thomas, E., Tscharntke, T., Peters, M. K., & Steffan-Dewenter, I. (2026). Local canopy cover, shade tree identity and landscape tree cover shape leaf-cutter ant nest density and herbivory in cacao agroforestry systems. Journal of Applied Ecology, 63, e70359. https://doi.org/10.1111/1365-2664.70359

Aus vier mach zwei: Wie verdoppelte Genome wieder diploid werden

Thu, 23 Apr 2026 11:21:34 +0200

Ein Chromosom von der Mutter, ein Chromosom vom Vater: Für uns Menschen und die allermeisten Tierarten ist es der Standard, einen doppelten Chromosomensatz zu haben. Man nennt diesen Zustand „diploid“, jedes Chromosom ist in jeder Zelle zweimal vorhanden. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Es kann vorkommen, dass Organismen mehr als zwei vollständige Chromosomensätze ausbilden, typischerweise durch die Verdopplung des kompletten Erbguts (durch sogenannte Autopolyploidisierung der Hybridisierung innerhalb einer Art). Selten sind Fälle von vierfachen, sechsfachen, ja sogar zwanzigfachen Chromosomensätzen, wie sie in der aktuellen Studie entdeckt und sequenziert wurden. Solche „Polyploide“ sind durchaus häufig bei Pflanzen, kommen bei Tieren jedoch selten vor – meist nur bei bestimmten Gruppen von Fischen.

Seit rund 50 Jahren verstärkt sich die Erkenntnis, dass eine Verdopplung von Chromosomensätzen eine große Rolle in den frühen Phasen der Evolution spielte. Eine solche Vervielfachung führte demnach zu einer explosiven Vergrößerung der genetischen Variationsmöglichkeiten und evolutionärer Innovation – und gab den neu entstandenen Arten einen kräftigen Schub für neue genetische Baupläne und Anpassungen. Solche „polyploiden“ Arten behalten den vervielfachten Chromosomensatz meist aber nicht für immer. Typischerweise kehren Polyploide schrittweise zu einer stabileren, diploiden Vererbung zurück („Re-Diploidisierung“): Sie reduzieren also über Generationen hinweg die „überzähligen“ Chromosomensätze, um schließlich wieder bei einem stabilen, „nur“ doppelten Chromosomensatz zu landen. Dies passierte, wie das Labor des Konstanzer Evolutionsbiologen Axel Meyer schon vor 25 Jahren zeigen konnte, im gemeinsamen Vorfahren aller modernen Fische (etwa 27.000 Arten) vor rund 230 Millionen Jahren und wird verantwortlich gemacht für den evolutionären Erfolg der Biodiversität der Fische.

Die frühen Phasen der Evolution erforschen – mit Schneekarpfen
Für die Evolutionsforschung wäre es hochinteressant, diese genetischen Prozesse der Vervielfachung und anschließenden Re-Diploidisierung genauer zu verstehen. Wir würden dadurch mehr Erkenntnisse über die frühen Phasen bei der Entstehung neuer Arten und deren Anpassungen gewinnen. Dies lässt sich aber wegen der langen Zeit, die seit der Polyploidisierung der Fische verging, nicht mehr einfach nachvollziehen. Diese Vorgänge unmittelbar zu untersuchen ist schwierig, da Polyploide unter den heute lebenden Tierarten selten sind.

Ein chinesisch-deutsches Forschungsteam unter Leitung von Axel Meyer (Universität Konstanz) konnte nun die genetischen Vorgänge der Re-Diploidisierung durch aufwendige, vergleichende genomische Studien rekonstruieren. Der Schlüssel hierfür waren Schneekarpfen. Diese Fische sind evolutionär gesehen noch jung, sie entstanden vor erst rund 30 Millionen Jahren im Himalaya – daher der Name –, sie leben in bis zu 5.000 Meter extremen Höhen und machten dort „evolutionär gesprochen erst kürzlich“ eine Vervielfachung ihres Chromosomensatzes durch. Für Meyer und sein Team stellten sie daher ein passendes Modell dar, um die frühen Phasen der Re-Diploidisierung zu erforschen: denn diese Fische stecken gerade noch mitten in dem Prozess, ihre Chromosomensätze wieder zu reduzieren und zu einem doppelten Chromosomensatz zurückzukehren.

Das erste Stadium: Die Fusion von Chromosomen
Zwar gab es bereits vergleichbare Studien zu Lachsen und Stören, die auch polyploide Genome tolerieren. Keine dieser Studien konnte jedoch die frühen Phasen der Re-Diploidisierung untersuchen, denn dies geschah bereits vor längerer Zeit in Lachsen und Stören – und gerade diese ersten Phasen sind hochinteressant. „Wir können nun nachweisen, dass das erste Stadium der Re-Diploidisierung durch die Fusion von Chromosomen initiiert wird“, schildert Axel Meyer. Chromosomen werden zuerst durch Fusion vereint, und an diesen Fokalpunkten im Genom fängt die Re-Diploidisierung an, so dass bei den Nachkommen schließlich weniger Chromosomensätze in jedem Zellkern zu finden sind. Dieser Vorgang läuft jedoch nicht gleichmäßig, sondern stufenförmig ab, zeigen Meyer und sein Team: So treten zuerst Regionen im Genom auf, an denen die Chromosomen bereits fusioniert sind und als sogenanntes Ohnolog-Paar vorliegen, während an anderen Stellen noch ein vierfacher Chromosomensatz besteht.

Die Vereinigung der Chromosomen beginnt demnach an einzelnen Fusionsstellen im Genom und breitet sich dann von dort aus in Stufen „nach außen zu den Enden der Chromosomen hin“ aus, wie ein Reißverschluss. „Der Verlauf der Re-Diploidisierung hängt somit stark von der Nähe zu diesen chromosomalen Fusionsstellen im Genom ab“, führt Meyer aus. „Es war entscheidend, diejenigen Regionen im Genom zu identifizieren, wo die Re-Diploidisierung am frühesten einsetzte, um diesen genomischen Mechanismus identifizieren zu können.“

Die Fusion der Chromosomensätze verläuft bei den Schneekarpfen folglich asynchron: Während einige Regionen ihres Genoms rasch zu einer diploiden Vererbung zurückkehrten, blieben andere noch weiterhin über lange Zeit bei einem vierfachen Chromosomensatz – über viele Millionen Jahre hinweg. Auch über Schneekarpfen hinaus ist anzunehmen, dass die Verdopplung des Genoms und die anschließende Reduzierung auf zwei Chromosomensätze die Evolution der Wirbeltiere entscheidend geprägt hat. Durch die jüngsten Einblicke ist der chromosomale Mechanismus dieser makroevolutionären Ereignisse nun besser verstanden.

Universität Konstanz

Originalpublikation:

Chuanshuai Xie, Axel Meyer, Haiping Liu, Luohao Xu et al., Chromosomal fusions trigger rediploidization of autopolyploid genomes, Nature 2026, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10439-1

Wenn Moleküle reagieren: Neue Software zeigt biologische Prozesse in Bewegung

Thu, 23 Apr 2026 11:15:35 +0200

Chemische Reaktionen treiben das Leben an. Sie sorgen dafür, dass Zellen Energie gewinnen, Proteine ihre Aufgaben erfüllen und dass sich DNA unter bestimmten Bedingungen verändert. Viele dieser Prozesse laufen jedoch auf extrem kleinen Skalen ab - so klein und so schnell, dass sie experimentell nur schwer direkt zu beobachten sind.

Forschende nutzen deshalb seit Jahren Computersimulationen, um das Verhalten von Molekülen zu untersuchen. Doch eine wichtige Eigenschaft blieb dabei bisher meist außen vor, um die Simulationen im Rahmen dessen zu halten, was auf Supercomputern heutzutage machbar ist: In vielen Simulationen bewegen sich Moleküle zwar realistisch, chemische Bindungen können aber nicht brechen oder neu entstehen.

Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz hat nun eine Methode entwickelt, um diese Einschränkung zu überwinden. Die neue Software KIMMDY (kurz für KInetic Monte Carlo Molecular DYnamics) kombiniert verschiedene Rechenansätze und nutzt Methoden aus dem maschinellen Lernen, um zu berechnen, wann und wo chemische Reaktionen stattfinden können.

„Damit können wir nicht nur verfolgen, wie sich Moleküle bewegen, sondern auch, wie sie miteinander reagieren“, sagt Professorin Frauke Gräter, Direktorin des Arbeitskreises „Biomolekulare Mechanik“ am MPI-P. „Das wiederum eröffnet völlig neue Möglichkeiten, komplexe biologische Prozesse im Computer zu untersuchen.“

Die neuentwickelte Methode erlaubt es, sehr große molekulare Systeme zu simulieren - etwa Proteine oder DNA in ihrer natürlicher Umgebung - und dabei auch Reaktionsketten zu verfolgen, bei denen ein chemischer Schritt den nächsten auslöst. Solche Prozesse spielen in vielen biologischen Zusammenhängen eine Rolle, etwa bei Schäden an Biomolekülen oder bei chemischen Umbauten innerhalb von Proteinen oder DNA.

Um die Möglichkeiten der Methode zu demonstrieren, untersuchten die Forschenden mehrere Beispiele aus der Biologie. In Simulationen von Kollagen, einem wichtigen Protein für die Stabilität unserer Haut, Knochen und des Bindegewebes, konnten sie verfolgen, wie reaktive Molekülfragmente durch das Protein wandern und sich an bestimmten Stellen ansammeln. Auch Schäden an DNA, wie sie etwa durch UV-Strahlung entstehen können, lassen sich nun untersuchen.

Die neue Methode zeichnet sich dadurch aus, dass Systeme mit Millionen von Atomen effizienter berechnet werden können als in konkurrierenden Ansätzen. Damit könnte KIMMDY künftig helfen, biologische und chemische Prozesse besser zu verstehen. Gleichzeitig eröffnet KIMMDY neue Möglichkeiten, experimentelle Ergebnisse zu interpretieren und neue Experimente zu planen.

Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Originalpublikation:

Hartmann, E., Buhr, J., Riedmiller, K. et al. KIMMDY: a biomolecular reaction emulator. Nat Commun 17, 3500 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-71955-2

VBIO Online-Webinarreihe: „Wie sind Boden und Pflanze über das Mikrobiom miteinander vernetzt?“

Thu, 23 Apr 2026 11:06:00 +0200

Böden sind weit mehr als ein Substrat für Pflanzen – sie sind hochkomplexe, lebendige Systeme und Grundlage zentraler Ökosystemleistungen. Im Verborgenen wirken Milliarden von Mikroorganismen, die Stoffkreisläufe antreiben, Pflanzen ernähren und ihre Gesundheit beeinflussen. Dennoch ist die Vielfalt und funktionelle Bedeutung dieser Gemeinschaften erst rudimentär verstanden. Die Rhizosphäre – die schmale Zone um die Wurzel – stellt dabei eine hochaktive Schnittstelle dar, in der Pflanzen und Mikroorganismen in intensiven Austausch treten. Über Wurzelexsudate formen Pflanzen gezielt ihr Mikrobiom, während umgekehrt Boden und Bewirtschaftung die mikrobielle Besiedlung von Wurzel und Spross prägen. Erst moderne DNA- und RNA-basierte Methoden ermöglichen es, diese dynamischen Netzwerke sichtbar zu machen.

Der Vortrag gibt Einblicke in die aktuelle Forschung zum Zusammenspiel von Boden, Pflanze und Mikrobiom unter unterschiedlichen landwirtschaftlichen Praktiken. Im Fokus steht die Frage, wie sich nützliche Mikroorganismen gezielt fördern lassen, um Pflanzen widerstandsfähiger gegenüber biotischem und abiotischem Stress zu machen – und dabei gleichzeitig den Einsatz von synthetischen Düngern und Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren.

Darüber hinaus wird beleuchtet, wie organische Düngung und Beregnungswasser das Pflanzenmikrobiom beeinflussen und welche Bedeutung dies für die Lebensmittelsicherheit hat. Es wird diskutiert, ob pflanzenassoziierte Bakterien – etwa Enterobakterien – Resistenzgene weitergeben können und so eine mögliche Brücke zwischen Umwelt-, Pflanzen- und menschlichem Mikrobiom besteht. Schließlich wird auch gezeigt, wie kultivierungsabhängige bzw. -unabhängige und molekulare Methoden kombiniert werden, um diese komplexen Zusammenhänge zu entschlüsseln – und welche Chancen sich daraus für eine nachhaltigere Landwirtschaft und den Schutz der menschlichen Gesundheit ergeben.

Der VBIO konnte für dieses Webinar Frau Prof. Dr. Kornelia Smalla (Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik, Julius Kühn-Institut) gewinnen.

Im Rahmen dieser Online-Webinarreihe „Faszination Biologie“ berichten Wissenschaftler/-innen zu ihrem Forschungsfeld und treten in den Dialog. Monatlich werden andere biologische und biomedizinische Inhalte in den Blick genommen, vertiefend erläutert und anschaulich erklärt. Anschließend werden in der Regel Text- und Bildmaterialien für den Privat- und Dienstgebrauch in z. B. Schule zur Verfügung gestellt. Anknüpfungspunkte zu den Bildungsstandards im Fach Biologie (KMK 18.06.2020) lassen sich in allen Vorträgen finden.

Weitere Vorträge (https://www.vbio.de/informationsangebote/faszination-biologie) folgen und sind schon in der Ankündigung zu finden; hochqualifizierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind angefragt. Im Mittelpunkt der Vorträge stehen wissenschaftliche Erkenntnisse und der Weg dorthin. Relevante Fachmethoden werden ebenfalls vorgestellt – und selbstverständlich werden Ihre Fragen beantwortet.

Bitte registrieren Sie sich so rasch wie möglich – spätestens am Veranstaltungstag bis 16 Uhr. Bei Anmeldung nach 16 Uhr kann eine Teilnahme nicht garantiert werden.

https://eu01web.zoom.us/webinar/register/WN_PsTnR7B6SR-5ovf7ds8Rlg

Alle Informationen finden Sie auch auf dem Veranstaltungsposter.

VBIO

Experten diskutieren Maßnahmen zur Entlastung der Forschung

Thu, 23 Apr 2026 10:41:12 +0200

Anlass der Anhörung war ein Antrag der Fraktion Bündnis 90/Die Grünen (21/4221), in dem diese eine Modernisierungsagenda für die Wissenschaft fordern. Diese soll laut der antragstellenden Fraktion eine ganze Reihe von Maßnahmen enthalten, um die Forschung „von kleinteiliger Bürokratie“ zu befreien. So schlagen die Grünen unter anderem eine Bund-Länder-Initiative zur Entbürokratisierung im Wissenschaftsbereich vor, „um Standardisierungen voranzutreiben und einheitliche digitale Schnittstellen und Verfahren zwischen Bund und Ländern zu etablieren“. Zudem solle die angekündigte Weiterentwicklung des Besserstellungsverbots umgesetzt und die Grundfinanzierung für Hochschulen und Forschungseinrichtungen erhöht werden. Auch müsse das Forschungsdatengesetz schnellstmöglich vorgelegt werden, um den Austausch von und den Zugang zu Forschungsdaten zu verbessern, heißt es in dem Antrag.

Einige Sachverständige machten in ihren Eingangsstatements deutlich, dass Bürokratie grundsätzlich einen wichtigen Zweck - auch für Forschung und Wissenschaft - erfüllt. Für Christina Reinhardt, Universitätskanzlerin a.D., sei die Bürokratie „ein Rückgrat der Demokratie“ und spiele eine wichtige Rolle dabei, dass das Vertrauen in staatliches Handeln erhalten bleibe. Auch Andreas Keller, Hauptvorstand bei der Gewerkschaft Erziehung und Wissenschaft, betonte, dass Bürokratie nicht „per se eine Zumutung“ sei, sondern auch im Wissenschaftsbereich eine wichtige Funktion erfülle. So sorge sie etwa für Rechtssicherheit und stelle Teilhabe, Partizipation und Mitbestimmung sicher. Bei allen Maßnahmen müsse daher das Credo „Entlastung ja, Deregulierung nein“ gelten, sagte Keller.

Die Sachverständigen nahmen die Anhörung zum Anlass, neben den im Antrag genannten Maßnahmen weitere Optionen zur Bürokratieentlastung auszuführen.

Laut Kerstin Burck, Kanzlerin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, braucht es einheitliche Regelungen in der Drittmittelförderung des Bundes und eine Stärkung der Grundfinanzierung der Forschung. Burck warb für ein größeres Vertrauen „in die Eigenverantwortlichkeit der Hochschulen“: Berichtspflichten müssten deutlich reduziert werden, das Jährlichkeitsprinzip, das die Verwendung von Mitteln über das jeweilige Haushaltsjahr hinaus erschwert, müsse aufgehoben werden und es müsse eine Bereichsausnahme für Wissenschaft im Umsatzsteuerrecht geschaffen werden. Zudem forderte Burck, die Hochschulen in den Ausgestaltungsprozess konkreter Maßnahmen einzubeziehen und sinnvolle Maßnahmen vorrangig umzusetzen.

Auch die Universitätskanzlerin a.D., Christina Reinhardt, sprach sich dafür aus, den Hochschulen mehr Eigenverantwortung zuzugestehen. Statt flächendeckender Kontrollen sollten ihrer Ansicht nach Selbstauskünfte und Stichproben genutzt werden. Zudem forderte sie, Projektträger künftig stärker zu kontrollieren und Aufträge etwa nur dann zu vergeben, wenn Projektträger gleichzeitig „ein klares Konzept für Verwaltungsvereinfachung vorlegen“. Auf Nachfrage betonte Reinhardt, es gehe nicht darum, Programme inhaltlich zu verändern, sondern den administrativen Aufwand für die Forschungseinrichtungen zu reduzieren.

Franziska Hornig, Generalsekretärin der Leopoldina, stellte die Grunddiagnose, dass „komplexe, zersplitterte, kleinteilige Regulierungsstrukturen die Handlungs- und Wettbewerbsfähigkeit“ Deutschlands bremsen. Zur Begründung führte sie Beispiele an, wie Bürokratie wissenschaftlichen Fortschritt bremse: So müsse in der Politik ein stärkeres Bewusstsein dafür entstehen, dass bürokratische Vorgaben von außen auch die Bürokratie innerhalb der Wissenschaftseinrichtungen immer komplexer machten. Inkohärenz und Ebenen, die nicht richtig ineinandergreifen, führten laut Hornig zu weiteren Bürokratielasten. Eine Entbürokratisierung werde nicht gelingen, solange an Forschungseinrichtungen zusätzlich zu Forschung und Lehre weitere Anforderungen gestellt würden, mahnte sie.

Deutliche Entlastung für die Wissenschaft kann laut Keller ein Paradigmenwechsel bei der Forschungsfinanzierung bringen, da die Drittmittelförderung viel Zeit und Energie binde. Auch eine grundlegende Reform des Wissenschaftszeitvertragsgesetzes könne Bürokratie abbauen, da Dauerstellen und Mindestlaufzeiten weniger administrativen Aufwand bedeuten würden.

Mit bürokratischen Hindernissen beim Forschungstransfer befasste sich Christopher Baum in seinem Eingangsstatement. Der Vorsitzende des Direktoriums des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung in der Charité forderte bessere Rahmenbedingungen für Ausgründungen. Als Beispiel nannte er Wandeldarlehen, die als Instrument der Innovationsförderung weiter ausgedehnt werden sollten: „Wir müssen aufpassen, dass die Rahmenbedingungen in Deutschland nicht schlechter sind als in den direkten Nachbarländern oder globalen Wettbewerbsländern“, sagte Baum. Er betonte außerdem, dass wichtige Impulse von SPRIND bei der Fördermittelverwaltung auch in anderen Bereichen ermöglicht werden müssten. Zudem müsse in Deutschland ein System entstehen, das stärker auf „föderierte Synergien statt einem Wettbewerb der Standorte gegeneinander“ setze.

Ausschuss für Forschung, Technologie, Raumfahrt und Technikfolgenabschätzung, hib

Größter offener Datensatz zur Kognition von Menschenaffen

Wed, 22 Apr 2026 12:36:32 +0200

In einer neuen Publikation präsentiert ein Forschungsteam unter der Leitung des Leipziger Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie und der University of Stirling in Großbritannien den EVApeCognition-Datensatz – eine umfangreiche Open-Access-Ressource, die die Forschung zur Kognition von Menschenaffen maßgeblich voranbringen soll. Er bündelt 262 Datensätze aus 150 wissenschaftlichen Veröffentlichungen, die zwischen 2004 und 2021 am Wolfgang-Köhler-Primatenforschungszentrum in Leipzig entstanden sind.

Die Erforschung der Kognition von Menschenaffen liefert wichtige Hinweise auf die evolutionären Ursprünge der menschlichen Intelligenz. Fortschritte in diesem Forschungsfeld wurden jedoch lange durch zwei wesentliche Herausforderungen erschwert: kleine Stichproben und ein begrenzter Zugang zu relevanten Daten. Studien zur individuellen Kognition von Menschenaffen umfassen oft nur wenige Studientiere und sind in der Regel auf spezifische Fragestellungen zugeschnitten. Dadurch ist es schwierig, übergreifende Muster über längere Zeiträume, verschiedene Aufgaben hinweg oder zwischen Individuen zu erkennen.

Um diesem Problem zu begegnen, hat ein Forschungsteam Daten, die über einen Zeitraum von 18 Jahren an einem der weltweit führenden Zentren für die Erforschung der Kognition von Menschenaffen erhoben wurden, kuratiert, standardisiert und veröffentlicht. Dieses Zentrum wurde vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und dem Zoo Leipzig 2001 gegründet.

Seltener Langzeitblick auf die Kognition von Menschenaffen

Der EVApeCognition-Datensatz umfasst Daten von 81 Menschenaffen, die an 150 Studien teilgenommen haben. Die große Mehrheit dieser Tiere (78) war an mehr als einer Studie beteiligt. Gerade diese wiederholte Teilnahme macht den Datensatz besonders wertvoll, da sich damit Fragestellungen untersuchen lassen, die einzelne Studien in der Regel nicht beantworten können, beispielsweise Entwicklungsverläufe, individuelle Unterschiede oder langfristige kognitive Muster.

Die Publikation präsentiert somit nicht nur ein einzelnes experimentelles Ergebnis, sondern schafft eine Forschungsinfrastruktur für das gesamte Fachgebiet. Den Autorinnen und Autoren zufolge ist dies der weltweit größte und umfassendste öffentlich verfügbare Datensatz zur Kognition von Menschenaffen. „Indem wir diese Daten zugänglich machen, ebnet unser Projekt den Weg für künftige Metaanalysen und Korrelationsanalysen. Diese können dazu beitragen, besser zu verstehen, wie unsere nächsten lebenden Verwandten denken, lernen und sich verhalten“, sagt Alejandro Sánchez-Amaro, Erstautor der Studie und Forscher an der University of Stirling im Großbritannien und am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.

Entstanden durch breite wissenschaftliche Zusammenarbeit

Der Datensatz ist das Ergebnis einer umfangreichen Gemeinschaftsleistung. In den vergangenen fünf Jahren hat ein Kernteam mit mehr als 100 Forschenden eng zusammengearbeitet. Diese haben entweder Daten beigesteuert oder verschiedene Aspekte des Projekts unterstützt – von der technischen Infrastruktur bis hin zu Kommunikation und Koordination.

In den meisten Fällen nahm das Team direkt Kontakt zu den ursprünglichen Autorinnen und Autoren auf und lud sie ein, ihre Daten bereitzustellen. Diese Materialien wurden anschließend geprüft, standardisiert und für eine erneute Nutzung aufbereitet. Dieser Standardisierungsprozess war entscheidend, da sich experimentelle Datensätze häufig in Struktur, Terminologie und Dokumentation unterscheiden. Um diese Daten zu einer konsistenten, wiederverwendbaren Ressource zusammenzuführen, war eine enge Zusammenarbeit im gesamten Forschungsfeld erforderlich. Der fertige Datensatz ist nun über Zenodo frei zugänglich.

Unterstützung für Forschung, Lehre und die Erforschung menschlicher Ursprünge

Von dem Datensatz dürften Forschende, Lehrende und Studierende gleichermaßen profitieren. In der Hochschullehre kann er in Projekten der Psychologie, Biologie, vergleichenden Kognitionsforschung und evolutionären Anthropologie eingesetzt werden. Er ermöglicht Studierenden den Zugang zu realen Verhaltensdaten unserer nächsten lebenden Verwandten.

„Für die Wissenschaft liegt die Bedeutung des Datensatzes in seinem Umfang, seiner Zugänglichkeit und seiner zeitlichen Kontinuität“, sagt Daniel Haun, Direktor am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und Seniorautor der Studie. „Indem EVApeCognition zahlreiche kleinere Studien in einer standardisierten Ressource zusammenführt, schafft es die Grundlage dafür, umfassendere Fragen zur Kognition zu beantworten, die sich bislang nur schwer untersuchen ließen. Zugleich stärkt es die vergleichende Erforschung der evolutionären Ursprünge menschlicher Intelligenz.“

Die Veröffentlichung des Datensatzes fällt mit dem 25-jährigen Bestehen des Wolfgang-Köhler-Primatenforschungszentrums zusammen. Dies ist ein wichtiger Meilenstein für die Einrichtung und zugleich ein wesentlicher Fortschritt für Open Science in der vergleichenden Psychologie. Mit der öffentlichen Bereitstellung von Daten aus nahezu zwei Jahrzehnten Forschung zur Kognition von Menschenaffen legt der EVApeCognition-Datensatz den Grundstein für zukünftige Erkenntnisse. Er ermöglicht es Forschenden, über isolierte Einzelstudien hinauszugehen und ein umfassenderes Verständnis von Kognition, Entwicklung und Verhalten bei Menschenaffen zu erlangen.

MPI für evolutionäre Anthropologie

Originalpublikation:

Sánchez-Amaro, A., Ebel van Wijk, S.J., Molenaar, C. et al. EVApeCognition: An 18-Year Dataset of Great Ape Cognition. Sci Data (2026). doi.org/10.1038/s41597-026-07191-6

Fossile Wanze mit markanter Schere

Wed, 22 Apr 2026 12:28:34 +0200

Im Bernstein aus der Kachin-Region in Myanmar haben sich sehr viele Fossilien erhalten, die einen Einblick in die Vielfalt der kreidezeitlichen Fauna eines 100 Millionen Jahre alten Waldökosystems ermöglichen. Immer wieder enthüllt die Fundstätte dabei auch bislang unbekannte Arten.

LMU-Forschende entdeckten jetzt das Fossil einer Wanze, die ein für Insekten ungewöhnliches morphologisches Merkmal aufweist: Sie trägt an den Vorderbeinen große Scheren, die an die Greifwerkzeuge von Krabben und ähnlichen Krebsen erinnern. Wie Pinzetten oder Zangen funktionierende Scheren, sogenannte Chelae, sind bei Insekten eigentlich eher selten.

„Krabbenscheren“ neu erfunden

„Bisher waren nur drei Insektengruppen bekannt, in denen solche Scheren auftreten. Dieser Fund ist somit erst das vierte bekannte Beispiel dafür, dass solche Strukturen evolutionär unabhängig voneinander in der Gruppe der Insekten entstanden sind“, erklärt Privatdozentin Carolin Haug, Zoologin an der Fakultät für Biologie der LMU. Mit ihrem Team und in Zusammenarbeit mit Forschenden aus Rostock sowie dem finnischen Oulu untersuchte sie das Fossil mit Hilfe von Mikro-Computertomographie, um alle Strukturen seiner Anatomie dreidimensional sichtbar zu machen. Die Ergebnisse erschienen nun im Fachmagazin Insects.

Wie eine quantitative Analyse der Form von mehr als 2000 Scheren und ähnlichen Greifstrukturen verschiedener ausgestorbener und heute lebender Arten zeigte, unterscheiden sich die Scheren der fossilen Wanze stark von den entsprechenden Strukturen bei anderen Insektenarten. Vergleichbar gebaute Chelae gibt es stattdessen in der eher etwas weitläufigeren Verwandtschaft der Insekten, etwa bei Zehnfußkrebsen oder Scherenasseln.

Wasserwanzen in K-Pop-Pose

Aufgrund dieses auffällig andersartigen Merkmals stellten die Forschenden die fossile Wanzenart mit den „Krabbenscheren“ in eine eigene, neue Gattung und tauften sie auf den wissenschaftlichen Namen Carcinonepa libererrantes. Der Gattungsname leitet sich vom lateinischen „Carcino" für Krabbe ab und endet mit „nepa", dem wissenschaftlichen Namen einer Gruppe von Wasserwanzen.

„Der Artname libererrantes ist eine lateinische Form der aktuell sehr erfolgreichen K-Pop-Band Stray Kids. „Wir fanden den Namen sehr passend, weil die Haltung der Scheren des Fossils der charakteristischen Pose der Band sehr ähnelt – es ist die Lieblingsband einer der Autorinnen, Fenja Haug“, erzählt Carolin Haug. Anhand der erhaltenen morphologischen Merkmale von C. libererrantes ordnen die Forschenden die neue fossile Art innerhalb der Gruppe der Wanzen den Wasserwanzen (Nepomorpha) zu. Abgesehen von den auffälligen Scheren ähnelt der Körperbau dem von noch heute lebenden Vertretern der Untergruppe Gelastocoridae, die an ein Leben als terrestrische Räuber angepasst sind.

„Anhand der Morphologie von C. libererrantes lässt sich vermuten, dass diese Art ähnlich gelebt hat. Als Lebensraum darf man sich einem kreidezeitlichen Wald vorstellen, wahrscheinlich in Küstennähe.“ Die mit den auffälligen Scheren ausgestatteten Vorderbeine dienten der fossilen Wanze wohl dazu, kleine Insekten zu fangen.

Ludwig-Maximilians-Universität München

Originalpublikation:

Carolin Haug, Fenja I. Haug, Marie K. Hörnig, Florian Braig & Joachim T. Haug: A True Bug with a True but Unique Chela in 100-Million-Year Old Amber. Insects 2026, doi: https://doi.org/10.3390/insects17040431

Böden in Trockengebieten speichern Kohlenstoff über Jahrtausende – viel länger als erwartet

Wed, 22 Apr 2026 11:29:31 +0200

Trockengebiete wie Wüsten, Steppen und Savannen stellen gemeinsam die größten natürlichen Ökosysteme der Erdoberfläche dar. Sie sind Lebensraum für nahezu 40 % der Weltbevölkerung, unterliegen jedoch raschen Veränderungen ihrer Landnutzung. Aktuelle globale Bewertungen, darunter jene des Weltklimarats (IPCC), unterstreichen daher wie wichtig es ist, die Entwicklung von Trockengebieten unter zukünftigen Szenarien des Klimas und der Landnutzung zu verstehen.

Nur wenn die biogeochemischen Prozesse dieser Ökosysteme verstanden sind, kann eine nachhaltige Entwicklung der Trockengebiete erfolgen. Der Kohlenstoffkreislauf spielt dabei eine besondere Rolle. Trockengebiete enthalten zwar nur etwa 10% des Kohlenstoffs der Landoberfläche, aber etwa 30% des Kohlenstoffs der global in den Böden gespeichert wird.

Die Kohlenstoffaufnahme und -freisetzung der Böden hängt stark von der Verfügbarkeit von Wasser ab und kann je nach Niederschlagsmengen stark schwanken. Dies trägt auch zu Schwankungen des globalen Kohlenstoffaustauschs zwischen Land und Atmosphäre bei. Wie der organische Bodenkohlenstoff in Trockengebieten auf jährliche Schwankungen des Niederschlags und Veränderungen der Landbewirtschaftung genau reagiert, ist bisher nicht gesichert.

Forschende am Max-Planck-Institut für Biogeochemie nutzen Radiokohlenstoffmessungen, um das Alter und die Umschlagszeit von organischem Kohlenstoff in Böden zu ermitteln. Zur Untersuchung des Kohlenstoffkreislaufs in Wäldern und feuchten Ökosystemen werden solche Messungen bereits häufig eingesetzt. Die für feuchtere Systeme geltenden Prozesse müssen jedoch nicht unbedingt auf trockene, aride Systeme übertragbar sein. „Es gibt überraschend wenige Radiokohlenstoffmessungen für Trockengebiete, weshalb wir nur schwer verstehen, wie lange Böden dort Kohlenstoff speichern und freisetzen“, sagt Dr. Jianbei Huang, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und Letztautor der Studie. „Um diese wichtige Wissenslücke schließen zu können, untersuchten wir Bodenproben die entlang breiter Umwelt- und Klimagradienten in Trockengebieten gesammelt wurden.“

Dafür analysierte Hui Wang, Doktorandin und Erstautorin der in Nature Communications veröffentlichten Studie, den Gehalt an Radiokohlenstoff in organischen Bodenproben sowie in CO₂, das aus Böden freigesetzt wurde. Die Proben dafür wurden von internationalen Teams an 97 Standorten in Trockengebieten von sechs Kontinenten gesammelt. Der organische Kohlenstoff in Bodenproben war im Durchschnitt mehr als 2.000 Jahre alt, der in CO₂-Proben etwa 500 Jahre alt – beide deutlich älter als von Modellen vorhergesagt. „Der in Trockengebieten gespeicherte und auch der freigesetzte organische Kohlenstoff sind deutlich älter als früher geschätzt wurde“, sagt Wang.

Um zu verstehen, welche Faktoren das Alter des Kohlenstoffs steuern, untersuchte das Team, wie sich Klima-, Pflanzen- und Bodeneigenschaften darauf auswirken. Das Kohlenstoffalter sowohl in organischen Bodenproben und in freigesetztem CO₂ wurde stark von Trockenheit, pflanzlicher Produktivität und der Menge an organischem Kohlenstoff im Boden beeinflusst. „In Trockengebieten ist aber für die Alterung von Bodenkohlenstoff die Trockenheit wichtiger als die Temperatur, da Wasser das Pflanzenwachstum und somit die Zufuhr neuen Kohlenstoffs in den Boden steuert“, erklärt Wang. Wenn trockene Böden befeuchtet werden, wird selbst alter Kohlenstoff von Mikroorganismen abgebaut und als CO₂ freigesetzt.

Die neuen Ergebnisse tragen dazu bei, die Veränderungen des organischen Bodenkohlenstoffs und dessen Stabilität in Trockengebieten unter zukünftigen Klima- und Landnutzungsänderungen zu beleuchten. „Wenn Trockengebiete im Zuge des Klimawandels noch trockener werden, kann Kohlenstoff zwar länger im Boden verbleiben, doch die Böden könnten andererseits weniger zusätzlichen Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufnehmen“, sagt Dr. Huang. „Landbewirtschaftungsmaßnahmen, die den Kohlenstoffeintrag durch Vegetation erhöhen, etwa durch Aufforstung, können Böden helfen, mehr Kohlenstoff zu speichern. Allerdings könnten sie gleichzeitig den Kohlenstoffumsatz beschleunigen und die Fähigkeit der Böden verringern, langfristig zusätzlichen Kohlenstoff zu speichern“, ergänzt Prof. Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.

Die Methode der Radiokohlenstoffmessung war entscheidend für diese Studie. Der natürliche radioaktive Zerfall von Radiokohlenstoff ermöglicht, das Alter von Bodenkohlenstoff über Zeiträume von Hunderten bis Tausenden von Jahren abzuschätzen. Darüber hinaus konnten durch die Messung zusätzlichen Radiokohlenstoffs, der aufgrund der Kernwaffentests in den 1960er Jahren entstand, in den letzten sechs Jahrzehnten die Kohlenstoffumsätze in organischer Substanz über kürzere Zeiträume von Jahren bis Jahrzehnten erfasst werden. „Radiokohlenstoff ist somit ein sehr leistungsfähiges empirisches Werkzeug, um zu untersuchen, wie lange Kohlenstoff gespeichert wurde und wie schnell er zwischen dem Land und der Atmosphäre zirkuliert“, sagt Prof. Susan Trumbore.

Die Studie wurde im Rahmen eines interdisziplinären Projekts durchgeführt, das von Prof. Susan Trumbore und Dr. Jianbei Huang am Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) sowie von Prof. Bojie Fu und Prof. Nan Lu am Forschungszentrum für Öko-Umweltwissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS-RCEES) geleitet wurde. Die Studie profitierte in hohem Maße von den Probenahmen und den Laboranalysen eines großen internationalen Forschungsteams, das von Prof. Fernando T. Maestre an der King Abdullah University of Science and Technology, Saudi Arabien koordiniert wurde. „Diese Studie zeigt auch, wie wichtig die internationale Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist, um die komplexen Herausforderungen von Trockengebieten in einer sich wandelnden Welt zu bewältigen“, schließt Dr. Huang.

Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Originalpublikation:

Wang, H., Maestre, F.T., Lu, N. et al. Persistence and turnover of soil organic carbon in global drylands. Nat Commun 17, 3565 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-70623-9