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Marine Hitzewellen: Wärmeres Meerwasser schwächt die natürliche Kohlenstoffspeicherung von Seegraswiesen

Thu, 20 Aug 2026 10:17:39 +0200

Der empirische Teil der Studie umfasste Seegras und Makroalgen. In der Aquarienanlage des ZMT setzen Alba Yamuza-Magdaleno (Universität Cádiz), Pedro Beca-Carretero und Hauke Reuter (Arbeitsgruppe Räumliche Ökologie und Interaktionen) verschiedene Seegrasarten und eine Makroalgenart unterschiedlichen Temperaturen aus. Dabei zeigte sich, dass bereits eine geringe Erwärmung des Wassers die Zusammensetzung und Merkmale der abgegebenen Kohlenstoffverbindungen verändert.

Weniger langlebiger Kohlenstoff im Meer

Seegras und Algen nehmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, um ihr Wachstum und ihren Stoffwechsel zu unterstützen. Ein Teil dieses Kohlenstoffs wird in Strukturkomponenten wie Blättern und Rhizomen gebunden. Ein Teil wird über Jahrhunderte oder Jahrtausende hinweg im Meeresboden gespeichert, während ein weiterer Teil als gelöster organischer Kohlenstoff ins Wasser abgegeben wird.

Manche dieser Stoffe werden schnell von Mikroorganismen abgebaut. Andere sind deutlich widerstandsfähiger und können über Wochen, Jahre oder gar Jahrhunderte im Meer verbleiben.

Genau diese langlebige Form des Kohlenstoffs nahm in den Experimenten bei höheren Temperaturen deutlich ab. Bei einer Erwärmung um vier Grad Celsius verringerte sich der Anteil des schwer abbaubaren Kohlenstoffs im Durchschnitt um rund 28 Prozent. Gleichzeitig stieg der Anteil jener Stoffe, die schnell von Mikroorganismen zersetzt werden, deutlich an. Nach 60 Tagen waren große Teile dieser leichter abbaubaren Verbindungen bereits zersetzt worden.

„Seegraswiesen und Algenwälder gelten als natürliche Kohlenstoffspeicher. Wenn sich das Meer weiter erwärmt, könnten sie künftig deutlich weniger Kohlenstoff langfristig binden als bisher angenommen“, erklärt Erstautorin Alba Yamuza-Magdaleno von der Universität Cádiz. „Das ist wichtig, weil viele Klimamodelle bislang davon ausgehen, dass diese Ökosysteme dauerhaft große Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen.“

Die Forschenden verglichen die Menge des langlebigen gelösten organischen Kohlenstoffs auch mit der Kohlenstoffspeicherung im Meeresboden. Ihre Analyse ergab, dass beide Prozesse ähnlich wichtig sein könnten, da die Speicherraten in derselben Größenordnung liegen. Bisher konzentrierten sich die meisten Studien vor allem auf den dauerhaft in marinen Sedimenten gespeicherten Kohlenstoff. Die neue Arbeit zeigt, dass auch gelöster organischer Kohlenstoff eine wichtige Rolle spielt.

MAREE-Versuchsanlage am ZMT liefert neue Einblicke

Für die Untersuchung nutzte das Team sogenannte Mesokosmen, große Meerwasserbecken, in denen sich Umweltbedingungen gezielt kontrollieren und verändern lassen. Über einen Zeitraum von 40 Tagen untersuchten die Forschenden drei Temperaturstufen zwischen 24 und 28 Grad Celsius.

Die Experimente am ZMT liefen in 27 dieser Becken mit Kombinationen aus verschiedenen Seegrasarten. Die Studie umfasste drei einheimische Arten aus der Bucht von Cádiz: die Seegrasarten Cymodocea nodosa und Zostera noltei sowie die Makroalge Caulerpa prolifera. Die Forschenden untersuchten außerdem das Seegras Halophila stipulacea, eine invasive Art, die aus dem Indischen Ozean stammt.

Sie maßen Sauerstoffproduktion, Kohlenstoffumsatz und die chemische Zusammensetzung der abgegebenen Stoffe. Anschließend beobachteten sie über 60 Tage, wie schnell Mikroorganismen die verschiedenen Kohlenstoffverbindungen abbauten.

Die invasive Seegrasart hatte dabei überraschend wenig Einfluss auf den Kohlenstoffhaushalt. Entscheidend war vor allem die Temperatur.

„Besonders auffällig war, dass der Anteil des langlebigen gelösten organischen Kohlenstoffs – also der Teil, der normalerweise über längere Zeiträume im Ozean verbleibt – mit steigender Temperatur am stärksten zurückging“, sagt Pedro Beca-Carretero vom ZMT und dem Meeresforschungsinstitut IIM-CSIC im spanischen Vigo. „Dadurch könnte ein Teil des aufgenommenen Kohlendioxids schneller wieder in den Kohlenstoffkreislauf zurückkehren.“

Bedeutung für Klimamodelle und Küstenschutz

Küstenökosysteme wie Seegraswiesen, Mangrovenwälder oder Salzmarschen gelten als wichtige natürliche Kohlenstoffspeicher und werden oft als „Blue Carbon“-Ökosysteme bezeichnet. Sie spielen eine wichtige Rolle dabei, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen und langfristig zu binden. Die Autor:innen der Studie betonen, dass bisherige Klimamodelle die Auswirkungen steigender Temperaturen auf gelöste Kohlenstoffverbindungen möglicherweise unterschätzen. Dadurch könnte die tatsächliche Speicherleistung vieler Küstenökosysteme künftig geringer ausfallen als bisher angenommen.

Die Forschenden zeigen zugleich die Grenzen ihrer Untersuchung auf. Die Experimente fanden unter kontrollierten Bedingungen statt und bilden natürliche Küstenregionen nur vereinfacht nach. Faktoren wie starke Strömungen, Stürme oder langfristige Veränderungen der Artenzusammensetzung konnten nicht vollständig berücksichtigt werden. Weitere Feldstudien sollen nun zeigen, ob sich die beobachteten Effekte auch in natürlichen Ökosystemen bestätigen.

„Wir brauchen nun Langzeitbeobachtungen in natürlichen Küstengebieten, um besser abschätzen zu können, wie stark sich die Erwärmung der Ozeane tatsächlich auf die Kohlenstoffspeicherung auswirkt“, fasst ZMT-Forscher Hauke Reuter zusammen. „Solche Daten sind wichtig, damit Küstenökosysteme künftig realistischer in Klimaschutzstrategien einbezogen werden können.“

Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung

Originalpublikation:

Yamuza-Magdaleno, A., Azcárate-García, T., Egea, L.G. et al. Temperature-driven decline in recalcitrant dissolved organic carbon weakens coastal macrophyte’s blue carbon storage potential. Commun Earth Environ 7, 362 (2026). doi.org/10.1038/s43247-026-03417-y

Bislang größter Chromosomen-Vergleich tierischer Arten zeigt "evolutionäre Autobahnen"

Thu, 20 Aug 2026 10:06:11 +0200

Ein Mensch, ein Oktopus und eine Koralle könnten kaum unterschiedlicher aussehen – doch tief im Inneren ihrer Zellen tragen ihre Chromosomen immer noch erkennbare Teile eines Genoms, das sie von einem tierischen Vorfahren geerbt haben, der vor mehr als 600 Millionen Jahren lebte. Eine aktuell in "Science Advances" veröffentlichte Studie von Forscher*innen der Universität Wien kartiert, wie diese Fragmente in der Tierwelt neu gemischt wurden, und zeigt, dass sich tierische Genome entlang einer begrenzten Anzahl irreversibler "evolutionärer Autobahnen" entwickeln. Die neuesten Erkenntnisse liefern eine wichtige Grundlage für den Erhalt der tierischen Artenvielfalt.

Alle lebenden Tiere haben einen gemeinsamen Vorfahren, der vor über 600 Millionen Jahren lebte. Seitdem haben sich ihre Chromosomen unzählige Male verschmolzen, geteilt und neu angeordnet. Heute sind Tausende von Tiergenomen sequenziert. In der aktuellen Studie hat sich ein internationales Team unter der Leitung von Wissenschaftler*innen der Universität Wien erstmals daran gemacht, alle Genome auf Chromosomenebene zu vergleichen. "Das Verständnis dieser Regeln der Evolution gibt uns nicht nur Aufschluss über die Vergangenheit", sagte Oleg Simakov, Professor an der Universität Wien und einer der Leiter der Studie. "Es ermöglicht uns auch, Fragen darüber zu stellen, wie die Genom-Evolution weiter verlaufen könnte, und wichtige Maßnahmen zum Erhalt der tierischen Artenvielfalt zu identifizieren."

Die meisten sequenzierten Genome sind "Entwürfe", die zeigen, welche Gene ein Tier besitzt, aber nicht, wie diese angeordnet sind. Bei sogenannten "chromosomalen Genomassemblierungen" hingegen wird jedes Gen entlang vollständiger Chromosomen in die richtige Reihenfolge gebracht – diese sind wesentlich schwieriger zu erstellen. Erstmals wurden genügend Tiere auf diese Weise sequenziert, um einen Vergleich über die gesamte Tierwelt hinweg zu ermöglichen.

Der bislang größte Vergleich über den gesamten Stammbaum der Tiere hinweg

Das Team analysierte mehr als 5.800 öffentlich verfügbare Genome auf Chromosomenebene, das Sample umfasste 4.454 Arten aus 19 Tierstämmen – der bislang größte Vergleich dieser Art über den gesamten Stammbaum der Tiere hinweg. Die Wissenschaftler*innen entwickelten ein neues Rahmenkonzept, das diese enorme Vielfalt auf einer einzigen Karte abbildet – die sogenannte evolutionäre Genomtopologie. Die Analyse zeigte, dass sich Genome nicht zufällig verändern: Stattdessen bewegen sie sich entlang "evolutionärer Autobahnen" – eines Pfades, der durch Hunderte heutiger Arten offenbart wird, deren Genome Hinweise darauf liefern, dass sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit auf diese Autobahn aufgefahren sind oder sie wieder "verlassen" haben.

"Zum ersten Mal können wir Tausende von Genomen auf einer einzigen Karte betrachten und die einzigartigen Wege nachverfolgen, auf denen sich die DNA der Tiere entwickelt hat. Betrachtet man die Karte als Ganzes, erhalten wir ein Bild der Muster, nach denen sich Tiergenome im Laufe der Zeit verändert haben", sagte Darrin Schultz, der die Arbeit als Postdoktorand an der Universität Wien leitete und nun als Assistenzprofessor an der Lehigh University tätig ist. "Und wenn wir die Karte auf andere Weise falten, können wir vergleichen, wie verschiedene Tiergruppen unterschiedliche Wege eingeschlagen haben, nachdem sie sich auf unterschiedliche evolutionäre Pfade verzweigt hatten."

Im Zentrum dieser Muster steht ein Prozess, den das Team in einer früheren Studie(https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi5884) als "Fusion-mit-Vermischung" (fusion-with-mixing) bezeichnet hat: Wenn zwei Chromosomen verschmelzen, vermischen sich ihre Gene auf eine Weise, die nicht rückgängig gemacht werden kann, und hinterlassen so eine dauerhafte Spur. Da diese Veränderungen nur in eine Richtung verlaufen, dienen sie als zuverlässige Marker für eine gemeinsame Abstammung – ein Nachweis, der bereits genutzt wurde, um die Geschwistergruppe aller anderen Tiere aufzudecken.

Die Forscher*innen fanden heraus, dass Unterschiede in der Chromosomenzahl zwischen Tiergruppen entweder aus der Kombination von Chromosomen der Vorfahren oder aus deren Trennung resultieren und dass in beiden Fällen die "Fusion-mit-Vermischung" die Abstammungslinien auf sehr unterschiedliche evolutionäre Pfade führt, die ähnlich wie bei den Autobahnen eine Umkehr oder beliebige Abfahrt (zumindest im Normalfall) nicht erlauben.

Große Tiergruppen verteilen sich mit der Zeit in der genomischen Landschaft

Da dieser Prozess nicht rückgängig gemacht werden kann, führt eine solche Abzweigung, sobald sie einmal stattgefunden hat, dazu, dass große Tiergruppen in unterschiedliche Regionen der genomischen "Landschaft" eingeordnet werden. Im Laufe der Zeit prägt diese fortschreitende, einseitige Vermischung die divergierenden Wege der Tiergenom-Evolution und hinterlässt einen bleibenden Abdruck auf einer breiten Palette von Genen, darunter Schlüsselgene, die die Entwicklung oder Funktion der Organismen steuern.

Da die evolutionäre Genomtopologie nicht nur die DNA-Sequenz, sondern auch die Genomarchitektur vergleicht, bietet sie Forscher*innen die Möglichkeit, die wachsende Flut von Tiergenomen auf Chromosomenebene in ein gemeinsames Koordinatensystem zu überführen. Dies könnte dabei helfen, ungewöhnliche Abstammungslinien für eingehendere Untersuchungen zu priorisieren und zu prüfen, ob Chromosomenveränderungen mit Verschiebungen in der Genregulation, der Entwicklung oder der Artenvielfalt zusammenhängen.

Die neuen Erkenntnisse bringen reichen über die Evolutionsbiologie hinaus. Da einige Gruppen einzigartige, isolierte Regionen auf der Karte einnehmen – Abstammungslinien, deren Genomarchitektur keine engen Parallelen aufweist, wie beispielsweise bei Mücken, Glasschwämmen oder Regenwürmern –, könnte der Ansatz dazu beitragen, evolutionär einzigartige Gruppen zu identifizieren. Er kann auch genutzt werden, um mögliche zukünftige Richtungen der Genom-Evolution zu simulieren, und bietet so eine Möglichkeit zu untersuchen, wie sich die Artenvielfalt bei Tieren weiter verändern könnte.

Universität Wien

Originalpublikation:

Schultz, D. T., Blümel, A., Destanović, D., Sarigol, F., & Simakov, O. (2026). Topological mixing and irreversibility in animal chromosome evolution. Science Advances. DOI: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz5561

Studie an Bauernhofmäusen zeigt: Antibiotikaresistenzen sind auch ein ökologisches Problem, nicht nur ein medizinisches

Thu, 20 Aug 2026 09:58:07 +0200

Für die Studie analysierten die Forschenden unter der Leitung des Leibniz-IZW und des Max Delbrück Centers die Genome von Darm-Mikroorganismen aus einer großen Population von 875 wildlebenden Hausmäusen (Mus musculus) von Bauernhöfen in Deutschland. Dabei suchten sie nach Genen, die für Resistenzen gegen gängige Antibiotika verantwortlich sind und korrelierten das Vorkommen dieser ARG in den Mäusen mit einer Reihe von Umwelt- und Wirtsvariablen wie der Nutzung der Anbauflächen, der Nutztierdichte für Rinder, Schweine und Geflügel, dem Geschlecht und Körperzustand der Mäuse sowie mit klimatischen Variablen. Diese statistischen Auswertungen sollen erklären, welchen Einfluss diese Faktoren darauf haben, welche und wie viele ARG im Darm-Mikrobiom der Mäuse vorkommen. In einem zweiten Schritt verglichen die Resistenzprofile im Genom der Mäuse mit Resistenzgenen im Dung bzw. Mist von Nutztieren, deren Genominformationen aus anderen Projekten öffentlich zugänglich sind.

Die Hälfte der Resistenzgene der Nutztiere findet sich in Mäusen wieder

Frühere Studien wiesen nach, dass Gewässer in Städten und im Agrarland stark mit antibiotika-resistenten Bakterien belastet sind. Es war also für die Forschenden zu erwarten, dass sich in unmittelbarer Nähe zu größeren viehwirtschaftlichen Betrieben auch in Wildtieren Antibiotikaresistenzen nachweisen lassen würden. „Wir hatten jedoch keine Vorstellung davon, welche Ausmaße dieser Transfer von Resistenz in die Wildtiere haben könnte“, sagt Dr. Víctor Hugo Jarquín-Díaz vom Max Delbrück Center. „Wir haben eine gewisse Überschneidung erwartet, aber dass rund 50 Prozent der Resistenzgene aus den Kühen, Schweinen und Hühnern auch in unseren wildlebenden Mäusen wiederzufinden war, hat uns überrascht.“ Dies zeige, dass es viele ökologische Brücken zwischen den Menschen, den Nutztieren und den Wildtieren gibt und dass räumliche Nähe immer auch funktionale, ökologische Verflechtung bedeuten kann – und im Falle der antibiotikaresistenten Bakterien auch tut.

Darüber hinaus stellten die Forschenden fest, dass Umweltvariablen und die Intensität der Tierhaltung einen größeren Einfluss auf das spezifische Resistenzprofil im Darm-Mikrobiom einer wilden Bauernhofmaus haben als die Merkmale der Maus selbst. Wie Flächen in direkter Nähe zum Hof genutzt werden und welcher direkte und indirekte Kontakt zu Nutztieren sich dadurch ergibt, erklärt dreimal so gut, welche ARG in der Maus nachweisbar sind, als welches Geschlecht die Maus hat oder wie gesund sie ist. „Unsere statistischen Modelle zeigten auf, dass sich einzelne Faktoren sehr stark auf das Vorhandensein von einzelnen Resistenzgenen auswirken“, sagt Prof. Emanuel Heitlinger, der diese Studien an der Humboldt-Universität zu Berlin und dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) durchführte und jetzt Wissenschaftler am Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz (LUA) ist. „So steht die Besatzdichte von Schweinen in starkem Zusammenhang mit Resistenzgenen, die mit von Tierärzten und Viehzüchtern häufig eingesetzten Breitbandantibiotika im Zusammenhang stehen, wie beispielweise Sulfonamide, Tetracyclin oder Beta-Laktame.“ Es gebe also direkte, nachweisbare Auswirkungen von intensiver Nutztierhaltung auf spezifische Antibiotikaresistenzen in Wildtieren.

Antibiotikaresistenzen müssen ganzheitlicher analysiert, verstanden und bekämpft werden

Ökologische Konzepte sind bislang zu wenig in die Mikrobiomforschung eingebunden, so das Autorenteam. Die Studie zeige auf, dass es hochrelevante Zusammenhänge zwischen Wirten, Mikrobiomen, Resistenzgenen und räumlichen Umweltfaktoren gebe. „Wir konnten hier Pfade von Resistenzen über die Grenzen zwischen medizinischen oder agrarwirtschaftlichen Systemen hinweg in die Umwelt identifizieren“, sagt Prof. Stephanie Kramer-Schadt, Abteilungsleiterin am Leibniz-IZW und Professorin an der Technischen Universität Berlin. „Antibiotikaresistenz ist kein isoliertes, medizinisches Problem, sondern ein systemisches ökologisches Phänomen. Unsere Forschungen sind der erste Ansatz einer klaren ‚Landkarte‘ dafür, wie von Menschen stark genutzte und geprägte Ökosysteme die Entwicklung von Mikroorganismen in der Umwelt beeinflussen.“ Das Monitoring von Resistenzen müsse sich daher ausweiten und von der Fixierung auf klinische oder Nutztier-Kontexte lösen, so das Team. Wildtiere und natürliche Ökosysteme könnten eine große Unbekannte in dieser Gleichung sein und ungeahnte Reservoire für Antibiotikaresistenzen darstellen.

Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung

Originalpublikation:

Gicquel, M., Planillo, A., Heitlinger, E. et al. Farming practices exert selection pressures on the resistome of natural populations of house mice. Nat Commun 17, 7848 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-76403-9

Warum werden wir müde? Wie Nervenzellen das Schlafbedürfnis steuern

Thu, 20 Aug 2026 09:42:35 +0200

Nach einem langen Tag oder einer schlaflosen Nacht wird das Bedürfnis zu schlafen beinahe unwiderstehlich. Dieser zunehmende Schlafdruck sorgt dafür, dass auf längere Phasen des Wachseins ein tieferer und längerer Erholungsschlaf folgt. Obwohl Schlaf für das Überleben unverzichtbar ist, war bislang weitgehend unklar, wie das Gehirn die Dauer des Wachzustands erfasst und daraus den Bedarf an Schlaf ableitet.

Das Team von Prof. Dr. Alex Schier am Biozentrum der Universität Basel hat gemeinsam mit Forschenden des Beth Israel Deaconess Medical Center und der Auburn University nun spezifische Nervenzellpopulationen in Mäusen entdeckt, die für das ausbalancierte Zusammenspiel von Schlaf und Wachsein entscheidend sind. «Wir haben neuronale Populationen identifiziert, die längere Wachphasen registrieren und den Schlaf aktiv fördern. Dies ist ein wichtiges Puzzleteil, um zu verstehen, warum wir müde werden», so Schier.

Den neuronalen Schaltkreis des Schlafdrucks kartiert

Um die beteiligten Hirnregionen zu identifizieren, verglichen die Forschenden die Gehirnaktivität während normaler Schlaf-Wach-Zyklen, nach Schlafentzug und während des anschließenden Erholungsschlafs. Dabei identifizierten sie Hirnregionen, deren Aktivität die Dauer des Wachseins widerspiegelte. In einer dieser Regionen entdeckten die Forschenden zwei verschiedene Nervenzellpopulationen, die den Schlafdruck beeinflussen: GABAerge und serotonerge Neuronen im Hirnstamm. Die Aktivität dieser beiden Nervenzellarten nahm mit zunehmender Wachdauer zu und sank nach dem Einschlafen wieder.

Anschließend untersuchten die Forschenden, ob diese beiden Nervenzelltypen den Schlafbedarf lediglich widerspiegeln oder ihn tatsächlich erzeugen. Wurden die Nervenzellen gemeinsam aktiviert, schliefen die Mäuse länger und tiefer und zeigten eine Art Erholungsschlaf, der längeren Wachphasen folgt. Wurden die Zellen hingegen gehemmt, schliefen die Tiere deutlich weniger und blieben deutlich länger wach und aufmerksam.

«Diese Nervenzellen signalisieren also nicht nur, dass ein Tier lange wach war», erklärt Alex Schier. «Unsere Experimente zeigen, dass sie entscheidend dazu beitragen, den Schlaf zu fördern, und dass sie möglicherweise zentrale Bestandteile des neuronalen Netzwerks sind, das den Schlafdruck erzeugt.» Die Ergebnisse liefern damit einen der bislang deutlichsten Nachweise, dass spezifische wachaktive Nervenzellen den Schlafdruck steigern und nicht lediglich auf das Wachsein reagieren.

Ein neuronaler Schaltkreis macht Schlaf unausweichlich

Ein weiteres Experiment zeigte, dass eine langfristige Hemmung der beiden Nervenzellpopulationen – GABAerge und serotonerge Neuronen – das Schlafbedürfnis deutlich verringerte. Die Mäuse schliefen rund 70 Prozent weniger als gewöhnlich. Überraschend dabei: Die meisten Tiere zeigten dennoch keine schweren Verhaltensstörungen, die normalerweise mit Schlafentzug einhergehen. Mit anderen Worten: Diese Nervenzellen bestimmen offenbar nicht nur, wie viel die Tiere schlafen, sondern auch, wie stark ihr Bedürfnis nach Schlaf wächst.

Zu verstehen, wie das Gehirn Schlafdruck erzeugt, eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Schlafforschung. «Künftige Studien könnten zeigen, wie diese Nervenzellen mit dem übrigen Gehirn zusammenarbeiten und wie Schlafdruck auf molekularer Ebene entsteht», sagt Dr. William Joo, Erstautor der Studie. «Da wir das Schlafverhalten gezielt verändern können, können wir nun untersuchen, wie sich Organismen an langfristigen Schlafmangel anpassen. Das könnte neue Wege aufzeigen, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlafentzug und anderen physiologischen Belastungen zu verbessern.»

Neue Perspektiven für die Schlafforschung

Zusammengefasst zeigt die Studie, dass spezifische neuronale Populationen wie GABAerge und serotonerge Neuronen sowohl durch längere Wachphasen aktiviert werden als auch den Schlafdruck fördern.

Ein besseres Verständnis der neuronalen Schaltkreise, die Schlaf zunehmend unausweichlich machen, ist ein zentrales Ziel der Schlafforschung. Über Schlafstörungen hinaus könnten die Ergebnisse auch helfen zu erklären, wie das Gehirn mit längeren Wachphasen und anderen physiologischen Belastungen umgeht und langfristig zu neuen therapeutischen Ansätzen inspirieren.

Universität Basel

Originalpublikation:

Joo, W., Diester, C., Bitsikas, V. et al. Wake-activated neuronal populations that regulate sleep drive. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10928-3

Gemeinsam gegen Waldbrände: Landschaften widerstandsfähig gestalten

Thu, 20 Aug 2026 09:36:58 +0200

Anhand von zehn Initiativen zur Landschaftsplanung im Mittelmeerraum untersuchte das Team unter Leitung der Universitäten Göttingen und Kassel, wie sich diese auf die Waldbrandgefahr auswirkten. Die Modelle reichten von extensiver Beweidung mit Rindern, Schafen und Ziegen (zur Verringerung brennbarer Biomasse) über kontrolliertes Abbrennen bis hin zu Kooperationen zwischen Land- und Forstwirtschaft, Naturschutz, Wissenschaft und Feuerwehren. Das Ergebnis: Als besonders erfolgreich erwiesen sich die Initiativen, die unterschiedliche Landnutzungsformen miteinander verknüpften, verschiedene gesellschaftliche Gruppen aktiv einbanden und ihre Maßnahmen kontinuierlich weiterentwickelten. Die Forschenden setzen sich deshalb dafür ein, dass sich Waldbrandmanagement von einer überwiegend reaktiven Brandbekämpfung hin zu einer langfristigen, präventiven Gestaltung widerstandsfähiger Landschaften wandelt.

„Waldbrände sind nicht nur ein Problem der Forstwirtschaft, sondern das Ergebnis komplexer Wechselwirkungen zwischen Klima, Landnutzung und gesellschaftlichen Entwicklungen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass erfolgreiche Waldbrandvorsorge ökologische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Ziele verbindet und relevante Akteurinnen und Akteure an einen Tisch bringt“, erklärt Erstautorin Dr. Elsa Varela vom Spanish National Research Council (CSIC), die als Humboldt-Stipendiatin am Lehrstuhl für sozial-ökologische Interaktionen in Agrarsystemen der Universitäten Göttingen und Kassel die Studie koordiniert hat. „Ein neuer Landschaftsansatz bietet die Chance, Waldbrandvorsorge mit Biodiversitätsschutz und nachhaltiger Landnutzung zu verbinden. Dadurch entstehen Lösungen, die ökologisch wirksam und gesellschaftlich tragfähig sind“, hebt Prof. Tobias Plieninger vom selben Lehrstuhl hervor. „Voraussetzung dafür sind stabile Kooperationen, langfristige Finanzierung und gemeinsame Lernprozesse zwischen Wissenschaft, Politik und Praxis.“

Georg-August-Universität Göttingen

Originalpublikation:

Varela, E. et al. Capitalizing on integrated landscape approaches for wildfire risk mitigation in the Mediterranean region. iScience (2026). DOI: http://doi.org/10.1016/j.isci.2026.116741

Verbessertes Referenzgenom unterstützt die Züchtung von Roggen und Weizen

Thu, 20 Aug 2026 09:25:38 +0200

Roggen verbindet eine enge und lange evolutionäre Geschichte mit Gerste und Weizen. Seine Karriere als wichtige Kulturart ist aber deutlich kürzer. Während Gerste und Weizen vor 10.000 Jahren im sogenannten Fruchtbaren Halbmond Vorderasiens „gezähmt“ wurden, breitete sich Roggen zunächst als Ackerunkraut aus. Dabei übernahm Roggen allmählich einige Eigenschaften seiner beiden „großen Brüder und Schwestern“, bis auch Roggen vor 5.000 - 6.000 Jahren zu einer eigenen Kulturart wurde und in Nordeuropa im Mittelalter zum wichtigsten Brotgetreide wurde.

Das große und komplexe Roggengenom stellt die Wissenschaft aber vor Herausforderungen. Das Erbgut ist nicht nur deutlich größer als das menschliche Genom, sondern es besteht zu fast 90 Prozent aus sich wiederholenden DNA-Sequenzen. Bisherige Referenzsequenzen, wie die 2021 am IPK Leibniz-Institut erstellte, waren sehr nützliche und wichtige Fortschritte für Forschung und Züchtung. Jedoch blieben diese noch unvollständig und zu ungenau. Sie enthielten Lücken, falsch ausgerichtete Abschnitte, kollabierte Regionen und nicht zuletzt unvollständig abgebildete Zentromere. Letztere sind bei der Zellteilung elementar wichtig, um die entstehenden Tochterzellen mit der gleichen Erbinformation auszustatten, damit sie funktionsfähig werden.

Das Forschungsteam nutzte für die Erstellung der nun verbesserten Referenzsequenz die am IPK durch Förderung von Bund und Land verfügbaren modernsten Sequenziertechnologien. In einem ersten Schritt wurden lange DNA-Moleküle der Linie Lo7 gelesen. Bei dieser Linie handelt es sich um einen etablierten Referenzgenotypen in der Roggenforschung. Die langen Lesestücke erlauben es, schwierig zu entschlüsselnde Bereiche des Genoms effizienter zu überbrücken. Im nächsten Schritt wurden die DNA-Stücke in die richtige Reihenfolge auf den sieben Chromosomen gebracht. Anschließend überprüften die Forscherinnen und Forscher die neue Referenzsequenz mit mehreren unabhängigen Methoden und konnten die hohe Qualität der Genomsequenz bestätigen.

„Die neue Referenzsequenz stellt einen Quantensprung für die Roggenforschung und Züchtung dar“, erklärt Dr. Erwang Chen, Erstautor der Studie. „Sie ist vollständiger als vorangegangene Versionen, korrigiert frühere Anordnungsfehler und schafft Zugang zu Regionen der Erbinformation für die weitere Analyse und Nutzung“, so der IPK-Forscher. „In diesen Regionen gibt es identische Abschnitte in direkter Wiederholung, die in früheren Versionen nur kollabiert vorlagen und nicht korrekt aufgelöst werden konnten.“ Besonders die korrekte Zusammensetzung der Zentromere sei dabei ein Durchbruch. „Diese Bereiche waren bisher besonders schwer zu entschlüsseln. Mit der neuen Sequenz können wir nun sehen, wie diese zentralen Bereiche der Chromosomen aufgebaut sind und welche DNA-Elemente sie prägen“, erklärt Dr. Erwang Chen. Außerdem konnte das Forschungsteam des IPK zeigen, dass bestimmte bewegliche DNA-Elemente, sogenannte Transposons, in Roggen-Zentromeren noch vor kurzer Zeit aktiv waren. „Das beweist, dass sich die Zentromere zwischen nahe verwandten Getreidearten unterschiedlich entwickeln können.“ Denn die Transposons führen zu Variationen und diese zu unterschiedlichen Funktionen.

Für die Züchtung besonders interessant sind die neuen Erkenntnisse zu dem „kurzen“ Arm des Roggenchromosoms 1R, genannt 1RS. Dieser wurde durch Kreuzung bereits in mehrere Weizensorten übertragen und verbessert Merkmale wie Krankheitsresistenz, Stresstoleranz und Ertrag. Besonders bekannt sind Resistenzgene gegen pflanzenpathogene Pilze, wie Rost oder Mehltau. Die Studie zeigt, dass die in Weizen genutzten 1RS-Abschnitte alle mehr oder weniger identisch oder zumindest sehr nah miteinander verwandt sind. Vergleicht man diesen Abschnitt jetzt in den entzifferten verschiedenen Roggengenotypen, stellt man fest, dass dieser Bereich in Roggen eine viel größere Variabilität zeigt.

„Das bedeutet, dass in der Roggenvielfalt noch viel ungenutztes Potenzial steckt“, betont Prof. Dr. Nils Stein, Leiter der Abteilung „Genbank“. „Mit dem neu erreichten Standard der Genomsequenzierung in Roggen können wir jetzt den nächsten Schritt gehen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „RyeHub“, gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR), haben wir bereits begonnen, viele Roggengenome für ein sogenanntes Pangenom des Roggens zu entschlüsseln. Dies dient als Grundlage für die systematische Erschließung der genomischen Diversität des Roggens für Forschung und Züchtung.“ Mit Pangenom bezeichnen Forschende die Gesamtheit aller Gene oder DNA-Sequenzen einer Art.

IPK Leibniz-Institut

Originalpublikation:

Chen, E., Wehrkamp, C.M., Jhingan, S. et al. Unveiling centromeric retrotransposon dynamics through a high-quality rye genome assembly. Nat Commun 17, 8413 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-76753-4

Warum Äpfel anders auf den Klimawandel reagieren als Weizen

Wed, 19 Aug 2026 11:05:58 +0200

Obwohl der Klimawandel Kulturpflanzen bereits jetzt negativ beeinflusst, können Ernterückgänge durch den technischen Fortschritt in der Landwirtschaft bislang aufgefangen werden. Bei bestäuberunabhängigen Feldkulturen zeichnet sich jedoch ab, dass sich dieser Trend umkehrt. Forschende der Technischen Universität München (TUM) untersuchten die Ernteerträge in Unterfranken und Oberbayern aus über 35 Jahren. Sie betrachteten verschiedene Kulturpflanzen, unter anderem Weizen, Äpfel und Kirschen. Während beim Weizen die Wind- oder Selbstbestäubung genügt, sind Obstbäume und einige Feldkulturen wie Raps abhängig von Insekten – genau diese Abhängigkeit von Bestäubern ist entscheidend für die Ernteentwicklung.

Weizenertrag sinkt – Äpfel profitieren

Die Weizenerträge sinken bereits heute, da die Temperaturen über ihrem Optimum liegen. Aufgrund des trockenen Bodens und der heißeren Umgebung bilden sie kleinere und weniger Körner. Bei Obstbäumen kommt es bisher nicht zu Einbußen. Die Forschenden vermuten, dass sie bislang von den steigenden Temperaturen profitieren, unter anderem weil es zu weniger Spätfrostschäden an ihren Blüten kommt und sie so mehr Früchte ausbilden können.

Klimawandel beeinflusst auch Bestäuber

Dieser Trend wird jedoch nur noch eine gewisse Zeit anhalten, gibt Sara Leonhardt, Professorin für Pflanze-Insekten Interaktionen an der TUM, zu bedenken: „Wenn sich das Klima weiter erwärmt wie bisher, kommt es zum Doppelstress für bestäuberabhängige Nutzpflanzen.“
Zum einen werden auch diese Kulturen ihre optimalen Klimabedingungen überschreiten. Die Pflanzen wachsen dann schlechter und bilden beispielsweise kleinere Blüten, die für Bestäuber weniger attraktiv sind. Zum anderen beeinflusst der Klimawandel auch die Bestäuber selbst. Diese weisen je nach Art und Gruppe unterschiedliche Temperaturtoleranzen auf. So wird sich mit dem Klimawandel zwangsläufig die Bestäubergemeinschaft einer Region und deren Bestäubungsleistung verändern. Dies gilt insbesondere für artenarme Gemeinschaften, wie sie in vielen landwirtschaftlich geprägten Gebieten zu finden sind.

Bestäuber als Teil der Klimastrategie

„Unsere Ergebnisse bestätigen, wie wichtig Bestäuber für die Landwirtschaft sind – und wie eng Biodiversität und Klimaanpassung zusammenhängen“, sagt Paula Prucker, Doktorandin an der TUM und Erstautorin der Studie. „Strategien zur Anpassung an den Klimawandel sollten deshalb nicht nur die klimatischen Ansprüche verschiedener Nutzpflanzen berücksichtigen, sondern auch Bestäuber gezielt und nachhaltig fördern.“ Dazu gehört laut Johannes Kollmann, Professor für Renaturierungsökologie an der TUM und Co-Autor der Studie, Maßnahmen wie Blühflächen und Hecken als Nahrungs- und Lebensraum, eine vielfältigere Fruchtfolge sowie ein geringerer Einsatz von Pflanzenschutzmitteln. Solche Maßnahmen könnten dazu beitragen, die Bestäubung auch unter veränderten Klimabedingungen zu sichern und Ernteerträge langfristig zu stabilisieren.

Technischen Universität München

Originalpublikation:

Prucker, P., J. Kollmann, and S. D. Leonhardt. 2026. “ Pollinator Dependency and Regional Climate Affect Crop Yield Development Under Climate Change.” Ecology and Evolution 16, no. 6: e73751. https://doi.org/10.1002/ece3.73751.

Studie hinterfragt weit verbreitete Auffassung in der Zellbiologie

Wed, 19 Aug 2026 10:59:48 +0200

Coronine kommen im gesamten Tierreich vor – von einzelligen Amöben bis zum Menschen. Sie sind an zahlreichen lebenswichtigen Prozessen beteiligt, etwa der Immunabwehr, der Entwicklung von Organismen und dem Überleben von Zellen. In Lehrbüchern und zahlreichen wissenschaftlichen Studien werden sie seit Jahrzehnten vor allem als Proteine beschrieben, die an Aktin binden, einem wichtigen Bestandteil des Zellskeletts.

Aufgrund dieses Zusammenspiels etablierte sich die Vorstellung, dass Coronine primär den Auf- und Umbau des Zellskeletts steuern. Dieses Netzwerk aus Aktinfilamenten verleiht Zellen ihre Form und Stabilität, ermöglicht ihnen, sich zu bewegen und hilft bei der Organisation des Zellinneren. Eine neue Studie unter der Leitung von Prof. Dr. Jean Pieters vom Biozentrum stellt diese weit verbreitete Lehrmeinung infrage. Demnach sind Coronine für die Organisation des Aktin-Zellskeletts insgesamt weit weniger wichtig als angenommen. Stattdessen übernehmen sie andere Aufgaben in der Zelle. Die Arbeit erschien kürzlich in der Fachzeitschrift «PLOS Biology».

Lehrbuchwissen auf dem Prüfstand

Um die lang diskutierte Frage zu klären, untersuchte das Team Coronin-Proteine mit vielfältigen Methoden. «Im Laufe der Jahre konnten wir in den unterschiedlichsten Modellsystemen keine Hinweise darauf finden, dass Coronin-Proteine direkt an Aktin binden oder dessen Dynamik beeinflussen“, sagt Prof. Jean Pieters. «Selbst Zellen ohne Coronine können ihr Aktin-Zellskelett normal aufbauen und umstrukturieren. Aber nur weil wir keine Belege finden, heißt es nicht, dass es diese Funktion nicht gibt.»

Ein besonders wichtiges Ergebnis betrifft eine Methode, die in der Forschung routinemäßig eingesetzt wird. Um Proteine in lebenden Zellen sichtbar zu machen, werden sie häufig einem «Etikett» markiert. «Diese molekularen Marker sind sehr nützlich und galten bislang als unbedenklich, um die Funktion von Proteinen zu untersuchen», erklärt Erstautor Roko Gvozdenica. «Wir konnten nun jedoch zeigen, dass das Markieren von Coronin möglicherweise dessen Funktion beeinträchtigt und damit auch die Lokalisation in der Zelle.»

Die Forschenden vermuten daher, dass ein Teil der bisherigen Hinweise, die für Verbindung von Coroninen und Aktin sprechen, auf methodisch bedingten Artefakten beruht. Zudem zeigte die Studie, dass viele der gebräuchlichen Antikörper zum Nachweis von Coroninen nicht spezifisch genug sind. Das unterstreicht, wie wichtig es ist, Antikörper sorgfältig zu validieren.

Coronine wichtig für Zellkommunikation

Die Forschenden sehen die Hauptaufgabe der Coronine in einem anderen Bereich: «Wir konnten in den vergangenen Jahren zeigen, dass sie bei der Signalübertragung in der Zelle eine Rolle spielen», sagt Pieters. «Beim Immunsystem ist dies wichtig, um eine normale Anzahl an T-Abwehrzellen aufrechtzuerhalten. Nur so kann der Körper Infektionen oder Krebs wirksam bekämpfen.»

Die Ergebnisse stellen zwar ein lang akzeptiertes Modell infrage, schließen einen Zusammenhang zwischen Coroninen und dem Zellskelett jedoch nicht aus. Vielmehr könnten Coronine die Organisation des Zellskeletts sowohl direkt als auch indirekt über ihre Funktion in der Signalübertragung beeinflussen.

Indem die Studie langjährige Vorstellungen in diesem Forschungsgebiet kritisch hinterfragt, ermöglicht sie eine neue Sicht auf die Rolle von Coronin-Proteinen bei der Signalübertragung. Dies könnte unter anderem erklären helfen, wie Zellen miteinander kommunizieren, ihr Überleben sichern und das empfindliche Gleichgewicht in der Zellzahl aufrechterhalten.

Universität Basel

Originalpublikation:

Roko Gvozdenica Sipic, Haiyan Zhang, Andrii Kharin, Jerneja Koren, Viviana d’Otolo, Yuko Nariai, Takeshi Urano, Pawel Pelczar, Klemens Frohlich, Alexander Schmidt, Urszula Brykczynska Kunzmann, Tohnyui Ndinyanka Fabrice, Alexey Baldin, Jean Pieters. "Reassessment of the roles of coronin proteins as actin effectors and in signaling", PLOS Biology; https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003904

Wie das «Einhorn der Meere» zu seiner Helix kam

Wed, 19 Aug 2026 10:47:30 +0200

König Frederik III. wusste um die wahre Herkunft der Einhörner und entsandte im 17. Jahrhundert eine Expedition nach Grönland, um dem wertvollen Horn auf den Zahn zu fühlen. Denn die mythische Kreatur lebt dort in arktischen Gewässern und besitzt keine Hufe, sondern Flossen. Die Expedition war erfolgreich und bescherte dem dänischen Herrscher einen aus «Einhornhörnern» gefertigten Thron – und damit Prestige und Macht in Europa. Obwohl das sagenhafte Horn kein Horn ist, sondern «bloß» ein Zahn. Ein Zahn allerdings, der im Tierreich ziemlich einzigartig ist. Denn während andere lange Zähne – etwa die Stoßzähne von Elefanten, Walrossen oder auch die Schneidezähne von Bibern – eine Krümmung beschreiben, wächst der männliche Narwalzahn schraubenförmig nach vorne. Meist ist es der linke obere Eckzahn, der sich in einer eleganten Spirale gegen den Uhrzeigersinn dreht, die Oberlippe durchstösst und bis zu zwei Meter lang werden kann – mitunter bis zur Hälfte der Körperlänge des Tieres.

Genau dieses ungewöhnliche Wachstum weckte die Neugier eines internationalen und interdisziplinären Forschungsteams. Mithilfe modernster Röntgenmethoden wollten die Forschenden herausfinden, ob die Drehrichtung der sichtbaren Spirale bereits in der Anordnung ihrer nanometergrossen Bausteine angelegt ist. Die Ergebnisse führten zu einer unerwarteten Wendung. Denn die Bausteine bilden zwei gegenläufige Helices – eine im Uhrzeigersinn und eine im Gegenuhrzeigersinn –, die sich zu einer äußerst stabilen Struktur verzahnen.

Die Untersuchungen wurden an drei Synchrotronanlagen in Europa durchgeführt: an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS am Paul Scherrer Institut in Villigen PSI, am MAX IV Laboratory in Lund (Schweden) sowie an der European Synchrotron Radiation Facility ESRF in Grenoble (Frankreich). Über ihre Resultate berichten die Forschenden nun in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Ein Zahn wie Stahlbeton

So alt wie das Tier selbst, so alt ist auch sein Zahn: Narwalzähne wachsen ein Leben lang und können problemlos ein Alter von rund 70 Jahren erreichen. Wofür die Tiere ihre auffälligen Zähne genau einsetzen, bleibt jedoch Gegenstand von Spekulationen. Vieles deutet darauf hin, dass sie vor allem eine Rolle bei der Partnerwahl spielen. Gelegentlich lässt sich auch beobachten, wie Narwale ihre Zähne beim spielerischen «Degenkreuzen» mit Artgenossen einsetzen; Fortpflanzung und soziale Interaktion sind somit am wahrscheinlichsten.

Auch wenn über den Nutzen bislang wenig bekannt ist – über den inneren Aufbau dieser einzigartigen Zähne weiss man jetzt dagegen umso mehr. «Wie Knochen oder andere Zähne aus dem Tierreich ist auch der Narwalstoßzahn ein komplexes Verbundmaterial, dessen Struktur sich von winzigen Nanobausteinen bis hin zur sichtbaren Form des gesamten Zahns erstreckt», sagt Marianne Liebi, PSI-Forscherin und Mitautorin der Studie.

Verbundmaterialien spielen nicht nur in der Natur eine wichtige Rolle. Ein klassisches Beispiel aus unserem Alltagsleben ist Stahlbeton: Beim Stahlbeton hält der Betonanteil – eine Mischung aus Zement und Sand – großem Druck stand, während ein Stahlgeflecht für Zugfestigkeit und Stabilität sorgt. «Auch der Narwalstoßzahn muss gleichzeitig hart und flexibel sein», erklärt Liebi. «Nur so kann er den starken Strömungskräften beim Schwimmen standhalten.»

Im Inneren des Narwalstoßzahns dominiert ein vertrautes Material: Dentin – der gleiche Stoff, der auch den Kern unserer eigenen Zähne bildet. Außen ist er von einer dünneren Schicht sogenannten Zahnzements umgeben, einem Gewebe, das bei anderen Säugetieren normalerweise nur an der Zahnwurzel vorkommt. Beide Gewebe enthalten feine Kollagenfasern, die durch winzige Mineralkristalle verstärkt sind. Tatsächlich wirken diese Fasern wie eine innere Armierung, während die Mineralkristalle dem Material seine Härte verleihen – ganz ähnlich wie beim Stahlbeton.

Und genau diese komplexe Architektur war die eigentliche Herausforderung der Studie. «Die Kollagenfasern und die Mineralkristalle befinden sich auf der Nanometerskala, während die Spirale des Zahns erst auf Zentimeter- und Meterlänge sichtbar wird», erklärt Marianne Liebi. Um beides miteinander zu verbinden und die Helix vom Nanometerbereich bis zur makroskopischen Form des Zahns sichtbar zu machen, griff das Forschungsteam zu einer besonderen Röntgentechnik: der Tensor-Tomografie.

Mit «Malen nach Zahlen» zu den Spiralen

Röntgenstrahlen kennt man auch vom Zahnarzt: Sie machen Zähne sichtbar, weil diese die Strahlung stärker absorbieren als das umliegende Gewebe. Auf dem Bild erkennt man gewissermaßen den Schatten des Zahns. Mit der Synchrotronstrahlung aus den drei europäischen Großforschungsanlagen lässt sich jedoch weit mehr erkennen. Treffen diese speziellen Röntgenstrahlen auf regelmässig angeordnete Strukturen im Material, werden sie gestreut und erzeugen charakteristische Muster. «Aus diesen Mustern können wir berechnen, wie die nanometergrossen mineralisierten Kollagenfasern im Inneren des Materials ausgerichtet sind», erklärt Erstautor Adrian Rodriguez-Palomo. Er stiess als Doktorand an der Chalmers University of Technology in Schweden zum Projekt und führte die Studie später als Postdoktorand an der dänischen Universität Aarhus weiter.

Bei der Tensor-Tomografie wird der Zahn dabei im Synchrotronstrahl gedreht und Punkt für Punkt abgetastet. Dabei entsteht aus Millionen Messpunkten ein dreidimensionales Bild seiner inneren Architektur – von den winzigen Bausteinen im Nanometerbereich bis hin zur makroskopischen Form des gesamten Zahns. Doch als das Team begann, die riesigen Datenmengen auszuwerten, erwartete sie eine Überraschung: Auf dem Bild erkannten sie… nichts. «Das hat uns ziemlich verwundert», erinnert sich Marianne Liebi. Mechanische Tests hatten eigentlich nahegelegt, dass sich die Spiralform bereits in den Kollagenfasern und den Mineralkristallen widerspiegeln müsste. «Doch statt einer Helix fanden wir nur ein gleichmäßiges Muster.»

Die Lösung zeigte sich erst, als das Team quasi einen Schritt zurücktrat. Statt einzelne winzige Bildpunkte im dreidimensionalen Datensatz zu betrachten, konzentrierten sie sich nun auf deren räumliche Ausrichtung. «Als wir die Orientierung dieser Punkte zueinander verglichen, zeichnete sich eine Richtungstendenz ab», erinnert sich Palomo. «Jetzt mussten wir die Punkte nur noch miteinander verbinden – wie beim Kinderspiel «Malen nach Zahlen» – und plötzlich wurde die Struktur sichtbar: zwei ineinander verschlungene Spiralen.»
Von der Nanoskala zur makroskopischen Helix

Der genaue Blick in die Daten zeigte auch, wo diese beiden Spiralen im Zahn verborgen sind. Die äußere Schicht des Zahns, der sogenannte Zahnzement, bildet eine linksgängige Helix, während in seinem Inneren die mineralisierten Kollagenstrukturen im Dentin einer Spirale in entgegengesetzter Richtung folgen. Diese gegenläufige Architektur ist kein Zufall, sondern ein raffiniertes Konstrukt der Natur. Zwei ineinander verschränkte Helices verleihen dem Stoßzahn eine außergewöhnliche Stabilität, ähnlich wie die verdrillten Fasern in einem Seil. Sie machen ihn besonders widerstandsfähig gegen Torsion und mechanische Belastung. Und sie sind es auch, die dem Zahn seine einzigartige gewundene Form verleihen – und damit sogar einem alten Mythos eine überraschende Wendung bescheren.

Die Studie ist Teil des von NordForsk geförderten Forschungsprojekts «Narwhal tusks – a tale with a twist». Sie wurde zudem durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union im Rahmen des Marie-Skłodowska-Curie-Programms unterstützt. Unter der Leitung von Henrik Birkedal von der Universität Aarhus untersucht ein internationales und interdisziplinäres Team dabei nicht nur den Aufbau des Narwalzahns, sondern auch, wie sein Wachstum mit Umwelt- und Klimabedingungen zusammenhängt. Anhand seiner Wachstumsstrukturen – ähnlich den Jahrringen eines Baumes – lassen sich Rückschlüsse auf vergangene Umweltbedingungen in der Arktis ziehen, etwa auf Klima und Nahrungsangebot. In seinem fast hundertjährigen Leben schreibt jedes Narwalmännchen so gewissermaßen seine eigene Umweltgeschichte in seinen Zahn.

Paul Scherrer Institut PSI

Originalpublikation:

Rodriguez-Palomo, A., Vibe, P.A.S., Athanasiadou, D. et al. The narwhal tusk assembles its macroscopic helix from building blocks with opposing twists. Nat Commun 17, 8098 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-75689-z

Ein Geist aus der Vergangenheit: Seit zwei Jahrhunderten übersehene afrikanische Fledermaus in Europa entdeckt

Wed, 19 Aug 2026 10:35:51 +0200

Pantelleria ist Vulkaninsel im Sizilianischen Kanal zwischen Tunesien und Sizilien. Die Insel nimmt als Bindeglied zwischen Nordafrika und Europa eine biogeografische Schlüsselposition ein und hat sich bereits als wichtig für das Verständnis erwiesen, wie afrikanische Fledermäuse den zentralen Mittelmeerraum erreicht haben könnten.
„Manche zoologischen Nachweise sind nicht deshalb verloren, weil die Tiere verschwunden sind, sondern weil wir aufgehört haben, mit den richtigen Methoden nach ihnen zu suchen“, sagt Erstautor Danilo Russo von der Universität Neapel Federico II und dem Museum für Naturkunde Berlin. „Nycteris thebaica wurde bereits in der sizilianischen Literatur des 19. Jahrhunderts unter uneindeutigen Bezeichnungen erwähnt. Diesen Angaben fehlten jedoch Belegexemplare, genaue Fundortdaten oder diagnostische Beschreibungen. Fast zwei Jahrhunderte lang konnten wir diese historischen Nachweise weder bestätigen noch verwerfen.“

Die Ägyptische Schlitznase ist in Afrika südlich der Sahara weit verbreitet und besitzt zusätzlich ein lückenhaftes nördliches Verbreitungsgebiet in Nordafrika und dem Nahen Osten. Sie ist eine bodennah fliegende, an strukturreiche Lebensräume angepasste „Flüsterfledermaus“, die sehr leise, hochfrequente Echoortungsrufe aussendet. Diese Rufe lassen sich nur schwer aufzeichnen, wenn das Tier nicht sehr nah am Mikrofon vorbeifliegt. Daher kann die Art bei standardmäßigen akustischen Erfassungen leicht übersehen werden.

Nachdem das Team bei einem passiven akustischen Monitoring ungewöhnliche Fledermausrufe entdeckt hatte, führte es in der Nähe des ursprünglichen Aufnahmeortes eine gezielte Erfassung durch. Die Aufnahmegeräte wurden weniger als einen halben Meter über dem Boden angebracht und auf hohe Empfindlichkeit eingestellt, um die schwachen Rufe einer bodennah fliegenden Fledermaus erfassen zu können. So erhielten die Forschenden hochwertige Rufsequenzen, die der Ägyptischen Schlitznasenfledermaus zugeordnet werden konnten. Darunter waren sehr kurze, multiharmonische, frequenzmodulierte Echoortungsrufe, verschiedene Soziallaute sowie eine Sequenz, in der zwei Fledermäuse gemeinsam flogen.

„Diese Aufnahmen sprechen dagegen, dass es sich auf Pantelleria lediglich um ein einzelnes verirrtes Tier handelt“, erklärt Mirjam Knörnschild vom Museum für Naturkunde Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin. „Das gemeinsame Auftreten zweier Fledermäuse und die Soziallaute deuten vielmehr auf eine kleine, bislang unentdeckte Population auf der Insel hin.“

Der Fund erklärt auch, warum die Art bei früheren Erfassungen übersehen wurde. Beim üblichen Fledermausmonitoring werden Mikrofone häufig in größerer Höhe über dem Boden angebracht. Zudem kommen oft Schwellenwerte für die automatische Auslösung von Aufnahmen zum Einsatz, die sehr schwache Signale möglicherweise nicht erfassen, oder automatisierte Arterkennungsprogramme, welche Arten nicht erkennen können, wenn diese in ihren Referenzbibliotheken fehlen. Die Studie auf Pantelleria zeigt, dass schwer nachweisbare Fledermäuse angepasste Erfassungsdesigns erfordern können, darunter bodennahe Mikrofone, empfindliche Aufnahmeeinstellungen und eine manuelle Durchsicht der Aufnahmen.

Aus biogeografischer Sicht stützt der Fund die Annahme, dass Pantelleria und die Inseln im Sizilianischen Kanal nordafrikanischen Fledermäusen als Trittsteine gedient haben könnten. Während früherer Meeresspiegeltiefstände waren die Strecken über offenes Wasser im zentralen Mittelmeer vermutlich kürzer und zwischen dem Maghreb und Sizilien lagen mehr Landflächen über dem Meeresspiegel. Dies könnte selbst Fledermäusen mit langsamem Flug die Besiedlung erleichtert haben.

„Unsere Studie macht aus einer historischen Ungewissheit eine Frage des Artenschutzes“, sagt Russo. „Während Nycteris thebaica auf Pantelleria offenbar lange unbemerkt überdauert hat, müssen wir nun die Größe dieser Population bestimmen, ihre Quartiere finden, untersuchen, ob die Art auch andernorts auf Sizilien oder den Inseln im Sizilianischen Kanal vorkommt, und klären, wie sie geschützt werden sollte.“

Künftige Arbeiten werden sich darauf konzentrieren, die Quartiere zu finden, die genetische Herkunft der Population auf Pantelleria zu bestätigen, ihre Größe abzuschätzen und mögliche Bedrohungen zu untersuchen, darunter Waldbrände und freilaufende Hauskatzen. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass gezielte akustische Erfassungen bislang übersehene Bestandteile regionaler Säugetierfaunen sichtbar machen können, insbesondere Randpopulationen leise rufender Fledermausarten.

Museum für Naturkunde Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung

Originalpublikation:

Danilo Russo, Luca Cistrone, Andrea Biddittu, Mirjam Knörnschild: A ghost from the past: Acoustic evidence for the long-overlooked occurrence of the African bat Nycteris thebaica in Europe, Global Ecology and Conservation, Volume 70, 2026, https://doi.org/10.1016/j.gecco.2026.e04377