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Arktischer Ozean hält Kohlenstoff aus Permafrost fest unter Verschluss

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Originalpublikation:

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

Rätsel der Evolution gelöst – Supergen steuert Spiegelbild-Blüten

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

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

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

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

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

Universität Potsdam

Originalpublikation:

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

Molekulare Präzisionswerkzeuge gegen verborgenen Hunger

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

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

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

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

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

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

Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie

Originalpublikation:

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

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

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

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

Experiment mit kontaminiertem Boden

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

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

Wälder als Retter

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

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

Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

Originalpublikation:

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

Wenn Natur nicht nur erholt, sondern auch stärkt

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Max-Planck-Institut für Bildungsforschung

Originalpublikation:

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

Spektakulärer Fund: Einblick in die inneren Organe eines Meeressauriers

Thu, 30 Jul 2026 10:42:20 +0200

Wissenschaftler aus China, Europa und den USA, darunter Dr. Stephan Spiekman, Paläontologe am Naturkundemuseum Stuttgart und an der Universität Hohenheim, haben ein bemerkenswertes Fossil des langhalsigen Meeresreptils Austronaga minuta aus China beschrieben. Obwohl dieser Saurier, der vor rund 245 Millionen Jahren lebte, von landlebenden Reptilien abstammt, war er bereits hervorragend an das Leben im Wasser angepasst. Das fast vollständig erhaltene Fossil ermöglicht erstmals einen detaillierten Blick auf das gesamte Skelett und große Teile des Verdauungssystems dieses urzeitlichen Tieres. Mithilfe moderner Analysemethoden konnten verschiedene innere Organe wie Magen, Leber und Darm eindeutig identifiziert werden. Damit handelt es sich um das bislang älteste bekannte Beispiel eines weitgehend vollständigen Verdauungssystems bei einem Reptil. Die Forschungsergebnisse zu diesem außergewöhnlichen Fund wurden nun in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht.

Frühe Anpassungen an das Leben im Wasser:
Langhalsige Meeresreptilien waren in den Meeren des heutigen Chinas zur Zeit der Trias keine Seltenheit, von mehreren Arten sind Fossilien bekannt. Doch das Fossil von Austronaga minuta ist in vielerlei Hinsicht besonders. Das Tier war mit nur 60 Zentimetern Länge zwar recht klein, besaß aber einen auffallend langen Hals und einen langen Schwanz. Beeindruckend ist vor allem, wie gut Austronaga an das Leben im Wasser angepasst war: Er nutzte seinen langen Schwanz als Antrieb, die verlängerten, flossenähnlichen Vorderbeine dienten zum Steuern und Stabilisieren. Die Hinterbeine hingegen waren stark verkürzt und beim Schwimmen kaum noch wichtig. Diese ungewöhnliche Körperform ist überraschend, denn Austronaga ist eng verwandt mit landlebenden Reptilien, den sogenannten Archosauriern, zu denen auch Krokodile und Dinosaurier gehören. Die meisten anderen bekannten Meeresreptilien mit vergleichbarer Schwimmtechnik – wie die Ichthyosaurier oder die riesigen Mosasaurier – stammen dagegen aus ganz anderen Reptiliengruppen.

„Die Archosaurier und ihre Vorfahren waren zur Zeit der Dinosaurier die artenreichste Gruppe der Landreptilien, doch wir gingen stets davon aus, dass ihre Anpassung an das Leben im Meer begrenzt war. Die Entdeckung von Austronaga zeigt jedoch, dass frühe Vertreter dieser Linie bereits komplexe Anpassungen an das Leben in den Ozeanen entwickelt hatten – vergleichbar mit denen anderer, bekannterer Gruppen fossiler Meeresreptilien“, so Dr. Stephan Spiekman, Spezialist für langhalsige Meeresreptilien und Co-Autor der Studie.

Einzigartiger Blick ins Innere eines Meeressauriers:
Zwischen den Rippen des Fossils stießen die Forschenden auf dunkle Flecken, die sich bei genauerer Untersuchung als Überreste des Verdauungstraktes herausstellten, was wissenschaftlich von besonderer Bedeutung ist. Mithilfe verschiedener Untersuchungsmethoden, darunter UV-Licht-Fotografie und Massenspektrometrie, konnten die Forschenden erstmals mehrere innere Organe eindeutig identifizieren.

„Im Vergleich zur hochspezialisierten Körperform von Austronaga scheinen seine inneren Organe weniger verändert zu sein. Zu den erhaltenen Organen gehören ein großer, sackartiger Magen im vorderen Bereich, gefolgt von einer auffallend roten Leber, in der noch Spuren des Blutfarbstoffs Hämoglobin nachweisbar sind. Dahinter befindet sich ein langer, einfacher Schlauch, der den Dünn- und Dickdarm bildet. Die Gesamtanordnung zeigt, dass das Verdauungssystem von Austronaga relativ einfach aufgebaut war“, sagt Dr. Wei Wang, Hauptautor der Studie und Experte für Meeresreptilien am Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie in Peking. „Dieses Fossil ist das älteste bekannte Beispiel für ein weitgehend vollständiges Verdauungssystem eines Reptils.“

„Während heutige Vögel und Krokodile einen zweigeteilten Magen besitzen, hatte Austronaga nur eine einzelne Magenkammer. Das zeigt, dass die Mägen der Archosaurier zunächst recht einfach strukturiert waren und sich erst später im Laufe der Evolution weiterentwickelten“, erklärt Dr. Nick Fraser von den National Museums Scotland, einer der Autoren der Studie. „Auffällig ist auch, dass Austronaga über einen recht kurzen und unkomplizierten Verdauungskanal verfügte – ganz ähnlich wie ihn heutige fischfressende Reptilien besitzen.“

Gemeinsame Pressemitteilung des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart und der Universität Hohenheim

Originalpublikation:

Wei Wang, Nicholas C. Fraser, Stephan N. F. Spiekman, Zhiheng Li, Olivier Rieppel, Hong Lei, Torsten M. Scheyer and Chun Li: Highly aquatic marine stem archosaur with soft tissue preservation, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.aeb7528, http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb7528

Globale Ertragsmodelle unterschätzen, wie stark Reis auf extreme Hitze reagiert

Thu, 30 Jul 2026 09:55:38 +0200

Reis ist für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung ein Grundnahrungsmittel. Die Schätzungen dazu, wie sich der Klimawandel auf die Reisproduktion auswirkt, gehen weit auseinander. Ein Grund dafür ist, dass viele wissenschaftliche Untersuchungen die allmählichen Folgen höherer Durchschnittstemperaturen und die unmittelbaren Schäden durch extreme Hitze bisher nur begrenzt getrennt betrachtet haben.

In der neuen Studie, die vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) geleitet wurde und an der auch das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) beteiligt war, werten die Forscherinnen und Forscher 214 Beobachtungen aus Freilandexperimenten aus. Die Ergebnisse zeigen, dass starke Hitze – also Temperaturen von über 30 Grad Celsius – der wichtigste Faktor für die durch Erwärmung verursachten Ertragseinbußen ist. An mehr als 70 Prozent der untersuchten Standorte war die Hitze für mehr als die Hälfte der absoluten Ertragsveränderung verantwortlich. Der Vergleich mit sieben globalen Ertragsmodellen zeigt hingegen, dass diese weniger empfindlich auf Hitzeextreme reagieren als die Beobachtungen aus den Experimenten.

„Die Abweichung zwischen Beobachtungen und Modellen scheint vor allem darauf zurückzugehen, dass viele heutige Erntemodelle Hitzeschäden während der Fortpflanzungsphase von Reis noch nicht ausreichend erfassen. Die Beobachtungen der Studie zeigen, dass Reis genau dann besonders anfällig für extreme Hitze ist, wenn sich Rispen und Körner entwickeln“, erklärt Leitautorin Yiwei Jian vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung.

Nachdem die Forschenden die Modellergebnisse anhand der Beobachtungsdaten angepasst hatten, zeigte sich in den Untersuchungen, dass die weltweiten Reiserträge allein aufgrund des Temperatureffekts im Durchschnitt um 8,1 Prozent zurückgehen, wenn die globale Mitteltemperatur um 1 Grad Celsius steigt. Das ist etwa doppelt so viel wie die ursprüngliche Schätzung der Erntemodelle von 3,8 Prozent. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass diese Berechnung ausschließlich Temperatureffekte berücksichtigt und daher nicht als vollständige Prognose der künftigen Reisproduktion zu verstehen ist.

„Für die Modelle ist das ein deutlicher Sprung. Das Ergebnis unterstreicht, dass für die erwarteten Ertragseinbußen nicht nur die Durchschnittstemperaturen, sondern besonders die Hitzeextreme entscheidend sind. Das ist recht einfach nachvollziehbar: Wenn wir im Sommer in den Wetterbericht schauen, um uns auf Hitze einzustellen, interessiert uns vor allem die Tageshöchsttemperatur, nicht der Tagesdurchschnitt“, erklärt Christoph Müller, PIK-Forscher und Ko-Autor der Studie. Durch die Anpassung in den Modellergebnissen verändert sich auch das geografische Bild der erwarteten Ertragseinbußen. Am stärksten werden die Schätzungen für Einbußen für Süd- und Südostasien nach oben korrigiert, wo Reispflanzen besonders häufig extremer Hitze ausgesetzt sind. Für Pakistan, Indien und Bangladesch steigt der geschätzte Ertragsverlust von 2,1 auf 6,6 Prozent. Für Thailand, die Philippinen und Myanmar erhöht er sich von 3,7 auf 7,7 Prozent.

Das Forschungsteam hebt hervor, wie wichtig Anpassungsmaßnahmen sind, die den Reis insbesondere während seiner Reproduktionsphase schützen. Dazu gehören die Entwicklung und der Anbau hitzetoleranter Sorten, angepasste Pflanztermine, eine optimierte Bewässerung und eine bessere Bodenqualität.

Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Originalpublikation:

Artikel: Jian, Y., Wang, X., Jägermeyr, J., Ciais, P., Müller, C., Zscheischler, J., Li, T., Cheng, K., Hou, P., Huang, J., Huang, S., Jiang, Y., Wang, B., Song, Z., Zhang, Z., Zhu, P., Zhou, F., (2026): Vulnerability to high temperature shapes global warming impacts on rice yield. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aed9226, https://doi.org/10.1126/sciadv.aed9226

Reaktive Stoffwechselprodukte können hohen Blutzucker und Nierenschäden verursachen

Thu, 30 Jul 2026 09:48:17 +0200

Ergebnisse des Teams um Professor Dr. Jens Kroll aus der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg liefern jetzt neue Hinweise darauf, wie reaktive Stoffwechselprodukte ursächlich zur Entstehung von Diabetes und seinen Folgeerkrankungen beitragen können. Das Team berichtet aktuell im Journal Nature Communications, dass die Verbindungen Methylglyoxal und Acrolein den Arginin-Stoffwechsel stören und dadurch einen erhöhten Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie) sowie Veränderungen der Nieren auslösen.

Methylglyoxal entsteht als Nebenprodukt des Glukosestoffwechsels, während Acrolein bei Stoffwechselprozessen im Körper und auch durch äußere Einflüsse wie Tabakrauch oder stark erhitzte Lebensmittel entstehen kann. Beide Stoffe zählen zu den hochreaktiven Carbonylverbindungen und stehen seit längerem im Verdacht, an der Bildung von diabetischen Folgeschäden beteiligt zu sein.

Für die aktuelle Untersuchung nutzten die Wissenschaftler Zebrafische als Modellorganismus. Sie konnten dabei zeigen, dass erhöhte Konzentrationen von Methylglyoxal oder Acrolein den Blutzuckerspiegel ansteigen lassen. Gleichzeitig beobachteten sie Veränderungen im Arginin-Stoffwechsel, wodurch weniger Stickstoffmonoxid gebildet wurde. Stickstoffmonoxid ist als Botenstoff unter anderem für die Regulation der Blutgefäße und für eine normale Organfunktion von großer Bedeutung.

Parallel dazu fanden die Wissenschaftler Hinweise auf eine beeinträchtigte Morphologie und Funktion der Nieren. „Wir denken, dass die gleichzeitige Erhöhung von Methylglyoxal und Acrolein die initiale Ursache ist für eine Kombination aus erhöhtem Blutzucker, gestörtem Arginin-Stoffwechsel und verminderter Stickstoffmonoxid-Produktion. Und diese Veränderungen tragen dazu bei, dass sich diabetesbedingte Nierenschäden entwickeln oder verstärken“, erläutert Jens Kroll.

Die Forscher konnten außerdem zeigen, dass Methylglyoxal und Acrolein wichtige Stoffwechselwege beeinflussen und verändern können. Und dass dadurch Prozesse gefördert werden, die mit oxidativem Stress, Entzündungsreaktionen und Zellschäden in Verbindung stehen. Diese Mechanismen gelten als wichtige Faktoren bei der Entwicklung chronischer Stoffwechselerkrankungen.

Die neuen Erkenntnisse eröffnen neue Perspektiven für die Diabetesforschung und zukünftige Therapien. Diese könnten darauf abzielen, reaktive Carbonylverbindungen durch eine verminderte Bildung oder einen verstärkten Abbau zu reduzieren oder den Arginin-Stoffwechsel gezielt zu stabilisieren. „Ob sich diese Ansätze beim Menschen bewähren, muss allerdings erst durch klinische Untersuchungen bestätigt werden“, sagt Jens Kroll.

Die Studie unterstreicht die ursächliche Bedeutung des sogenannten Carbonyl-Stresses – die krankhafte Anhäufung reaktiver Carbonylverbindungen im Körper – als auslösender Faktor für die Entstehung von Diabetes und seiner Begleit- und Folgeerkrankungen. Und sie bietet Ansatzpunkte für die Forschung, um neue Strategien zur Vorbeugung und Behandlung diabetischer Komplikationen zu entwickeln.

Universitätsmedizin Mannheim

Originalpublikation:

Li, S., Li, H., Zhang, X. et al. The accumulation of methylglyoxal and acrolein impairs arginine homeostasis causing hyperglycemia and renal abnormalities in male zebrafish. Nat Commun 17, 7565 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-76082-6

Warum das Hepatitis-E-Virus keine Mäuse infizieren kann

Thu, 30 Jul 2026 09:23:41 +0200

Erbgut wird nicht ausgepackt

Dass Hepatitis-E-Viren Mäuse nicht infizieren können, ist schon lange bekannt. Die Gründe dafür waren aber bislang ungeklärt. Das Team der Molekularen und Medizinischen Virologie der Ruhr-Universität Bochum schaute sich daher den Replikationszyklus des Virus schrittweise in Leberzellkulturen von Mäusen genau an. „Wir konnten beobachten, dass die meisten Prozesse der Virusinfektion auch in Mäusezellen funktionieren“, berichtet Nicola Frericks. So dockte das Virus an die Zellen an. Es konnten auch neue Viruspartikel gebildet und aus der Wirtszelle ausgeschleust werden, wenn man den Viruseintritt umgeht. „Was aber blockiert ist, ist der funktionale Zelleintritt“, erklärt Nicola Frericks. „Auch wenn unsere Ergebnisse darauf hindeuten, dass die Viruspartikel importiert werden, wird das Erbgut der Viren in den Mäusezellen wohl nicht ausgepackt.“

Die Erkenntnis ist aus mehreren Gründen bedeutend: Zum einen hilft es, das zoonotische Virus genauer zu verstehen und Gefährdungspotenziale auch für andere Tierarten einzuschätzen. Zum anderen könnte es Wege ebnen, ein Mausmodell für die Untersuchung der Erkrankung zu etablieren. „Das wäre eine große Hilfe, um Therapieansätze zu testen“, sagt Nicola Frericks. „Bisher gibt es gegen Hepatitis E keine spezifische wirksame Behandlung.“

Hepatitis E

Das Hepatitis-E-Virus (HEV) ist einer der Hauptverursacher akuter Virushepatitiden. Bis zu 70.000 Menschen sterben jährlich an der Krankheit. Nach dem ersten dokumentierten epidemischen Ausbruch 1955 bis 1956 vergingen mehr als 50 Jahre, bis Forschende sich intensiv des Themas annahmen. Akute Infektionen heilen bei Patientinnen und Patienten mit intaktem Immunsystem normalerweise von selbst aus. Bei Betroffenen mit reduziertem oder unterdrücktem Immunsystem wie Organtransplantatempfängern oder HIV-Infizierten kann HEV chronisch werden. Auch für schwangere Frauen ist HEV besonders bedrohlich. Eine Impfung oder einen spezifischen Wirkstoff gibt es in Europa nicht.

Ruhr-Universität Bochum

Originalpublikation:

Nicola Frericks et al.: Viral Entry Deﬁnes the Hepatitis E Virus Species Barrier in Murine Hepatocytes, in: Emerging Microbes & Infections, 2026, DOI: 10.1080/22221751.2026.2706321, https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/22221751.2026.2706321

Krafttraining aktiviert Muskelreparatur

Wed, 29 Jul 2026 12:01:21 +0200

Sportliche Betätigung ist wichtig, um auch im Alter fit zu bleiben. Ausdauertraining allein reicht dabei nicht. Um Muskelmasse aufzubauen oder zu erhalten, ist die intensive Belastung im Rahmen von Krafttraining notwendig. Diese führt aber auch zu Schäden im krafterzeugenden, kontraktilen Apparat der Muskeln. Auf die Frage, wie die Muskulatur mit diesen Schäden umgeht und sich an das Krafttraining anpasst, gab es bisher kaum Antworten. Das Forschungsteam um Prof. Dr. Sebastian Gehlert, Biowissenschaften des Sports an der Universität Hildesheim, Prof. Dr. Jörg Höhfeld, Zellbiologie an der Universität Bonn, und Prof. Dr. Pitter Huesgen, Biologie an der Universität Freiburg, haben nun Einblicke in die beteiligten Mechanismen und ein damit verbundenes Proteinnetzwerk erzielt.

Krafttraining aktiviert Reparatursystem der Muskeln

Dazu hat das Team bei freiwilligen Versuchsteilnehmer*innen vor und nach einem hochintensiven Krafttraining Muskelproben entnommen und mit dem Verfahren der „fraktionierten Proteomik“ untersucht. Zudem haben die Wissenschaftler*innen untersucht, wie sich eine längere Phase reduzierter Trainingsintensität und eine Phase ohne Krafttraining auf die Muskeln auswirkt. Mithilfe neuester Analyseverfahren wies das Team Veränderungen im kontraktilen Apparat des Muskels nach: Durch Krafttraining wird ein Proteinnetzwerk aktiviert, welches beschädigte Muskelbestandteile erkennt und diese abbaut. Außerdem fördert dieses Reparatursystem die Neubildung der Muskelbestandteile. So werden beschädigte und abgebaute Bestandteile ersetzt und der kontraktile Apparat aufrechterhalten und verstärkt. Der kontraktile Apparat beschreibt den Teil der Muskelzellen, die für die Muskelkontraktion verantwortlich sind.

Fächerübergreifendes Teamwork macht Entdeckung möglich

Prof. Pitter Huesgen von der Universität Freiburg erläutert: „Unsere Analyseverfahren haben es uns erlaubt, Muskelproteine zu identifizieren, die nach einem Krafttraining an den kontraktilen Apparat binden und dort ihre Schutz- und Reparaturaktivität entfalten“. Die Muskelproben für die Studie hat Prof. Gehlert an der Universität Hildesheim isoliert. Wie die darin enthaltenen Proteine konkret arbeiten, hat anschließend das Labor von Prof. Dr. Jörg Höhfeld am Institut für Zellbiologie der Universität Bonn untersucht. „Wir konnten in isolierten Muskelzellen zeigen, dass die Reparaturproteine zunächst beschädigte Muskelkomponenten erkennen und dann durch einen zellulären Abbauweg, die sogenannte Autophagie, entsorgen. Das macht den Weg frei für eine Reparatur der Muskeln und eine Anpassung an das Krafttraining“, erklärt Höhfeld.

Relevanz für Training und Rehabilitation

„Wir sehen nun, wie sich Trainingsintensität und Trainingsdauer auf das Reparatursystem und die Schädigung der Muskelfasern auswirken. So können wir die Abfolge von Trainingseinheiten bei Athlet*innen sowie Patient*innen im klinischen Kontext optimal anpassen“, betont Gehlert die Relevanz der Ergebnisse. Diese neuen Erkenntnisse bringt er nun in die Ausbildung von Sportwissenschaftler*innen und die Trainingsoptimierung von Sportler*innen an Olympiastützpunkten sowie von Einsatzkräften der Polizei und Bundeswehr ein.

Universität Hildesheim

Originalpublikation:

Kuppusamy, M., Jacko, D., Gupta, Y. et al. Fractionated proteomics identifies a protein network mitigating resistance exercise-induced damage in human skeletal muscle. Nat Commun 17, 7110 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-75501-y