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Hitzestress: Pflanzen lösen mit Fingern Notprogramme aus

Thu, 25 Jun 2026 12:03:59 +0200

Im Inneren jeder Pflanzenzelle befinden sich Chloroplasten, die wie kleine Solarkraftwerke funktionieren. Die winzigen Strukturen sind die grünen Energiezentren der Pflanzenzellen. Sie nutzen Sonnenlicht, nehmen Kohlendioxid aus der Luft auf und stellen daraus Zucker her – die Energiequelle, die die Pflanze zum Wachsen und Überleben braucht. Ohne diese „Solarkraftwerke“ könnten Pflanzen keine Energie produzieren und somit auch nicht als Nahrungsgrundlage für andere Lebewesen dienen. Außerdem würde weniger Sauerstoff in die Atmosphäre gelangen.

Schutz vor Hitze, Trockenheit oder Salz

Geraten Pflanzen unter Stress, etwa durch Wassermangel oder hohe Temperaturen wie derzeit in Deutschland und Mitteleuropa oder durch salzhaltige Böden, gerät dieses empfindliche Energiesystem aus dem Gleichgewicht. Es entstehen aggressive Stoffe, die wichtige Bestandteile der Zelle angreifen und beschädigen können. Um funktionsfähig zu bleiben, muss die Pflanze schnell reagieren und Schutzmechanismen aktivieren.

In dieser Stresssituation bilden die Chloroplasten die nun untersuchten „Finger“. Die Forschenden konnten zeigen, dass diese Strukturen ein Signal an die zentrale Steuerung der Zelle senden. „Dort werden bestimmte Gene ein- oder ausgeschaltet, sodass Schutzprogramme anlaufen, die den beschädigten Bereichen helfen“, sagt Professor Peter Nick vom Botanischen Institut des KIT.

Funktion einer lang übersehenen Struktur entschlüsselt

Die Strukturen wurden vor über 130 Jahren von dem in Berlin lehrenden Pflanzenphysiologen Gottlieb Haberlandt beschrieben, gerieten aber in Vergessenheit und wurden erst in den 1990er-Jahren von US-Forschenden wiederentdeckt. „Früher wurde vermutet, diese ‚Stromuli‘ könnten verschiedene Solarkraftwerke in der Zelle miteinander verbinden. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass ihre wichtigste Aufgabe nicht der Austausch von Stoffen ist, sondern die Weitergabe von Informationen innerhalb der Zelle“, erläutert Nick.

Ansatz für klimaresistentere Nutzpflanzen

Die Entdeckung ist besonders relevant angesichts der Klimakrise, die Pflanzen immer häufiger unter Stress setzt. „Wir zeigen, dass sich dieser Alarmmechanismus gezielt beeinflussen lässt. Wir haben molekulare Faktoren identifiziert, die die Bildung der ‚Finger‘ beschleunigen und effizienter machen können“, sagt Nick. Langfristig eröffnet dies neue Möglichkeiten für die Landwirtschaft: In widerstandsfähigen Wildpflanzen könnten gezielt Varianten identifiziert werden, die besonders gut mit Stress umgehen. „Diese Eigenschaften lassen sich künftig möglicherweise auf Nutzpflanzen übertragen, um sie besser gegen Hitze, Trockenheit oder salzige Böden zu wappnen“, sagt Nick.

Karlsruher Institut für Technologie

Originalpublikation:

Toranj Rahpeyma, Javier García Varo, Fabio Mühlberg, Peter Nick: Fingers for Signaling? A Possible Role of Stromules in Intracellular Communication, Plant Physiology, 2026;, kiag373, https://doi.org/10.1093/plphys/kiag373

Neandertaler in Nordwesteuropa im Fokus

Thu, 25 Jun 2026 11:58:08 +0200

Die Forschenden analysierten die Genome von Neandertalern aus zehn archäologischen Fundstätten. Ein besonderer Schwerpunkt lag dabei auf dem Maasbecken in Belgien, einer Region mit einer hohen Dichte an Fundorten später Neandertaler – also jener Neandertaler, die kurz vor dem Aussterben ihrer Art lebten. Der Datensatz umfasst unter anderem ein neues Genom mit hoher Abdeckung eines vor etwa 45.000 Jahren lebenden Individuums aus der Goyet-Höhle. „Bislang verfügten wir nur über vier hochwertige Neandertaler-Genome sowie eine begrenzte Zahl weniger gut erhaltener Genome. Deshalb waren die meisten Fragen zur regionalen Vielfalt der Neandertaler nur schwer zu beantworten“, sagt Alba Bossoms Mesa, Erstautorin der Studie und Promovierende am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Indem wir genetische Daten von mehreren Individuen aus dem Gebiet des heutigen Belgien und Frankreich gewinnen konnten, können wir späte Neandertaler-Populationen nun wesentlich genauer untersuchen.“

Eine vernetzte, aber vielfältige Population

Frühere Analysen von qualitativ hochwertigen Genomen hatten gezeigt, dass einige Neandertalergruppen – insbesondere jene in der Altai-Region Sibiriens – in kleinen, genetisch isolierten Gemeinschaften lebten. Dabei gab es Hinweise auf Paarungen zwischen nahen Verwandten. In der neuen Studie fanden die Forschenden hingegen keine Hinweise auf solche Paarungen bei diesen späten Neandertalern aus Nordwesteuropa. Stattdessen waren sie Teil einer größeren, breiter vernetzten regionalen Population – ein deutlich anderes Bild als das, was zuvor für Neandertaler in Sibirien beschrieben wurde. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich das Bild aus einer Region nicht einfach auf alle Neandertaler übertragen lässt“, sagt Benjamin M. Peter, Seniorautor der Studie und Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Die späten Neandertaler aus Nordwesteuropa scheinen Teil einer vernetzten regionalen Population gewesen zu sein und nicht kleiner, isolierter Gruppen, in denen es häufig zu Paarungen zwischen nahen Verwandten kam.“

Die Studie offenbart zudem eine komplexere Populationsgeschichte der Neandertaler als bislang angenommen. „Die genetischen Daten zeigen sowohl Vernetzung als auch Komplexität“, sagt Mateja Hajdinjak, Seniorautorin der Studie und Forschungsgruppenleiterin am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Die meisten späten Neandertaler aus Nordwesteuropa sind auf Populationsebene eng miteinander verwandt. Einige Abstammungslinien verweisen jedoch auf eine deutlich ältere und vielfältigere Geschichte der Neandertaler.“

Die in dieser Studie untersuchten Neandertaler lebten zu einer Zeit, in der frühe moderne Menschen bereits in Teilen Europas vorkamen. Während genetische Befunde zeigen, dass Neandertaler genetisches Material an frühe moderne Menschen weitergaben, fanden die Forschenden keine Hinweise auf einen Genfluss in umgekehrter Richtung. „Unsere Ergebnisse bestätigen ein auffälliges Ungleichgewicht“, sagt Bossoms Mesa. „Wir finden immer wieder Neandertaler-Abstammung bei frühen modernen Menschen. Bislang haben wir jedoch keine eindeutigen Hinweise auf eine rezente Abstammung von modernen Menschen bei späten Neandertalern gefunden.“

Das Aussterben der Neandertaler neu betrachtet

Das Verschwinden der Neandertaler wurde häufig mit kleinen Populationsgrößen, Paarung zwischen nahe Verwandten und der Anhäufung schädlicher genetischer Varianten in Verbindung gebracht. In der neuen Studie haben die Forschenden diese Theorie überprüft, indem sie das Ausmaß der genetischen Vielfalt und erblichen Belastung in Neandertaler-Genomen aus unterschiedlichen Zeiträumen und Regionen verglichen haben. Zwar wiesen alle Neandertaler eine sehr geringe genetische Vielfalt auf. Die Forschenden fanden jedoch keine Hinweise darauf, dass späte Neandertaler eine zunehmende Last schädlicher Mutationen trugen. Auch im Vergleich zeigte das Genom der Neandertalerin aus Goyet keine geringere Vielfalt als die Genome früherer Neandertaler.

Diese Ergebnisse schließen eine demografische Vulnerabilität zwar nicht aus. Sie stellen jedoch die Vorstellung infrage, dass die Neandertaler vor allem deshalb verschwanden, weil ihre Genome schrittweise degradierten. Stattdessen scheinen die späten Neandertaler in Belgien und Frankreich während einer Phase tiefgreifender ökologischer und demografischer Veränderungen Teil einer vernetzten, genetisch vielfältigen regionalen Population gewesen zu sein.

„Unsere Studie zeigt, wie aussagekräftig alte DNA ist, um Unterschiede zwischen Neandertalerpopulationen mit einer bislang ungekannten Detailgenauigkeit sichtbar zu machen“, sagt Co-Autorin Janet Kelso, Forschungsgruppenleiterin am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Statt späte Neandertaler als eine einzige, im Niedergang begriffene Population zu betrachten, erkennen wir zunehmend ein komplexeres Bild regionaler Vielfalt, Vernetzung und Populationsgeschichte.“

Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie

Originalpublikation:

Bossoms Mesa, A., Essel, E., Peyrégne, S. et al. Genetic diversity of late Neanderthals in northwestern Europe. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10625-1

Viren unter Stress: Wie Virushüllen sich beim Austrocknen verformen

Thu, 25 Jun 2026 10:58:12 +0200

An der Experimentierstation SPB/SFX des European XFEL untersuchten Abhishek Mall vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg und seine Kolleg:innen die Strukturdynamik der Proteinhüllen, sogenannte Kapside, die das genetische Material von Viren umschließen. Insbesondere untersuchten sie das Verhalten von Kapsiden des Bakteriophagen MS2 unter Dehydrationsbedingungen. MS2 ist ein einzelsträngiges RNA-Virus mit einer ikosaedrischen Form, das heißt 20 dreieckige Flächen bilden seine kugelförmige Oberfläche, das das Bakterium Escherichia coli infiziert und in der Virologie häufig als Modellsystem verwendet wird.

Die Struktur des Kapsids ist entscheidend für den Schutz des viralen Genoms und die Interaktion des Virus mit den Wirtszellen. Viren sind jedoch häufig mit Umgebungen konfrontiert, die ihre strukturelle Integrität gefährden, beispielsweise durch Dehydrierung. Theoretische Studien legen seit langem nahe, dass Kapside energiearme „Einknick“-Übergänge – plötzliche Formveränderungen – durchlaufen können, um sich an solche Belastungen anzupassen, doch direkte experimentelle Belege dafür fehlten bislang.

Die Arbeit von Abhishek Mall und seinen Kolleg:innen von Forschungseinrichtungen in Deutschland, Schweden, dem Vereinigten Königreich, Australien, Singapur und den Vereinigten Staaten schließt diese Lücke. Sie sprühten eine Flüssigkeit, die die Viren enthielt, sehr fein zerstäubt in eine Probenkammer mit extrem niedriger Luftfeuchtigkeit und erzeugten so ein Aerosol. Die Tröpfchen bewegten sich etwas mehr als eine Sekunde lang; währenddessen verdunstete ein Teil der umgebenden Flüssigkeit, wodurch ein natürlicher Austrocknungsprozess nachgeahmt wurde.

An einem bestimmten Punkt trafen die Partikel auf den XFEL-Strahl, der im Wesentlichen eine Momentaufnahme des Kapsids machte. „Wir haben Einzelpartikel-Bildgebung verwendet, um die morphologischen Veränderungen in viralen Kapsiden während der Aerosolisierung zu untersuchen”, sagt Abhishek Mall. Er und seine Kolleg:innen sammelten Beugungsmuster von Hunderttausenden einzelner MS2-Partikel.

Wie Mitautor Kartik Ayyer, Gruppenleiter am MPSD, erklärt, wollte das Team ursprünglich nur den endgültigen, getrockneten Zustand erfassen. Das Experiment erwies sich jedoch als noch viel aussagekräftiger, als es sich herausstellte, dass dabei viele Partikel in verschiedenen Stadien des Trocknungsprozesses entstanden waren. „Das war eigentlich eine gute Sache“, sagt Ayyer. „So konnten wir den Verlauf der strukturellen Veränderung rekonstruieren, indem wir die Momentaufnahmen von vollständig hydratisiert bis vollständig getrocknet und allem dazwischen geordnet haben.“

Eine überraschende Asymmetrie

Eine der wichtigsten Erkenntnisse der Studie ist die Beobachtung, dass die MS2-Kapside beim Übergang vom hydratisierten zum dehydrierten Zustand einknicken. Das Einknicken lässt sich mit einer dünnen Plastikflasche vergleichen, die bei Unterdruck an bestimmten Stellen einbeult, anstatt gleichmäßig zu schrumpfen. Die Forscher:innen beobachteten mittels Kryo-Elektronenmikroskopie, dass die Kapside im hydratisierten Zustand eine nahezu perfekte ikosaedrische Symmetrie aufwiesen. „Mit fortschreitender Dehydratisierung nahmen die Kapside jedoch kompaktere Formen an, die deutlich von der ikosaedrischen Symmetrie abwichen“, beschreibt Mall.

Bemerkenswert ist, dass die Veränderungen nicht gleichmäßig über das gesamte Kapsid verteilt waren. Stattdessen schien es sich um lokale Veränderungen zu handeln, wobei einige Bereiche früher als andere einknickten. „Diese Erkenntnis ist besonders bedeutsam, da sie einen direkten experimentellen Beweis für einen Mechanismus liefert, der bisher nur theoretisch vorhergesagt worden war“, sagt Richard Bean, leitender Wissenschaftler der SPB/SFX-Experimentierstation.

Die Beobachtung stellt auch eine gängige Annahme über Viren in Frage. „Viele Menschen hatten den Eindruck, dass diese Kapsel wie ein starrer Behälter ist. Und das ist absolut nicht das, was wir gesehen haben“, erklärt Ayyer. Stattdessen scheint das Kapsid sich mechanisch an veränderte Bedingungen anpassen zu können.

Molekularer „Auslöser“ für die Verformung

Die Studie untersuchte auch die molekularen Mechanismen, die diesen morphologischen Veränderungen zugrunde liegen. „Molekulardynamik-Simulationen zeigten, dass ein flexibles Segment des Proteins, die sogenannte FG-Schleife, eine entscheidende Rolle bei den beobachteten Strukturveränderungen spielt“, erklärt Mall. „Diese Bewegungen führten zu einer Kontraktion der FG-Schleifen um die drei- und fünffachen Poren des Kapsids, was zu einer kompakteren Struktur führte.“

Die Forscher:innen gehen davon aus, dass diese Kontraktion durch den Verlust stabilisierender Wassermoleküle verursacht wird, die für die Aufrechterhaltung der ausgedehnten Form der FG-Schleifen entscheidend sind. Diese lokale Destabilisierung wirkt wahrscheinlich als Schutzmechanismus und verringert möglicherweise die Exposition des viralen Genoms während des Trocknens.

Neue Anwendung des maschinellen Lernens

Von entscheidender Bedeutung für die Studie war ihre methodische Innovation. Durch die Integration von Einzelpartikel-Bildgebung mit fortschrittlichen Techniken des maschinellen Lernens, wie z. B. β-variational autoencoders (β-VAEs), konnten die Forscher die strukturelle Heterogenität anhand eines großen Datensatzes von Beugungsmustern analysieren.

„Die Verwendung von β-VAEs ermöglichte die Klassifizierung von Partikeln in einem kontinuierlichen latenten Raum, wodurch Variationen in Größe und Form mit bemerkenswerter Präzision erfasst werden konnten“, erklärt Mall. Dieser Ansatz identifizierte nicht nur die Endpunkte des strukturellen Übergangs – vom hydratisierten zum dehydratisierten Zustand –, sondern kartierte auch die Übergangsformen, die diese Zustände miteinander verbanden. „Eine derart detaillierte Analyse wäre mit herkömmlichen Verfahren nicht möglich gewesen“, fügt Ayyer hinzu. Er fährt fort: „Die Fähigkeit, das Spektrum an Strukturen von Viruskapsiden in Echtzeit zu erfassen und zu analysieren, ist ein bedeutender Fortschritt in der Strukturbiologie durch Einzelpartikelbildgebung. Die in dieser Studie verwendeten Methoden können auf andere biomolekulare Systeme ausgeweitet werden und bieten ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung dynamischer Prozesse, die sonst nur schwer zu untersuchen sind.“

Wie Viren in der Luft überleben

Die in den Kapsiden beobachtete strukturelle Anpassungsfähigkeit liefert grundlegende Erkenntnisse darüber, wie Viren Umweltbelastungen überstehen können. Dieses Wissen ist besonders relevant mit Blick auf Viren, die durch Aerosole übertragen werden und von denen viele Krankheiten in Menschen verursachen können. „Durch die Aufklärung der Mechanismen, die die Widerstandsfähigkeit von Viren ermöglichen, legt die Arbeit von Abhishek Mall und seinen Kollegen den Grundstein für potenzielle Anwendungen in der Virologie und im Gesundheitswesen, beispielsweise für die Entwicklung antiviraler Strategien“, sagt Sakura Pascarelli, wissenschaftliche Direktorin bei European XFEL. Die Ergebnisse geben Aufschluss über einen entscheidenden Aspekt des Überlebens von Viren. „Die Ergebnisse verbessern nicht nur unser Verständnis der Virusmechanik, sondern eröffnen auch neue Wege für Forschung und Innovation in der Virologie und Strukturbiologie“, betont Pascarelli.

Weitere Studien sind geplant, um das beobachtete Verhalten unter realistischeren Bedingungen zu untersuchen. „In diesem Experiment haben wir eine sehr saubere Flüssigkeit verwendet, die vollständig verdunstet“, gibt Ayyer zu bedenken. „Echter Speichel enthält beispielsweise Salze, die nicht verdunsten, sowie Proteine. Der nächste Schritt besteht darin, Ersatzstoffe für Speichel zu verwenden, damit wir bestimmen können, welche Rolle die sich verändernde Form der Virushülle im realen Leben spielt.“

European XFEL GmbH

Originalpublikation:

Mall, A., Munke, A., Mazumder, P. et al. High-throughput in situ single particle X-ray imaging of dehydrating viral capsids. Light Sci Appl 15, 280 (2026). doi.org/10.1038/s41377-026-02262-0

Umwelt-DNA macht globale Veränderungen der Fischvielfalt sichtbar

Wed, 24 Jun 2026 12:31:11 +0200

Die Biodiversität ist weltweit bedroht: Arten gehen zurück und die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften verändert sich. Um wirksame Umweltpolitik und nachhaltige Schutzmaßnahmen zu entwickeln, braucht es verlässliche Daten über den Zustand und die Veränderungen biologischer Vielfalt. Diese fehlen jedoch häufig – insbesondere in abgelegenen, aber artenreichen Regionen wie den Tropen. Zudem verlaufen die Veränderungen vieler Ökosysteme inzwischen schneller, als mit herkömmlichen Methoden erfasst werden kann.

Umwelt-DNA aus 113 Flusssystemen weltweit

Eine Studie eines internationalen Forschungsteams unter der Leitung der Universität Zürich, der Eawag und der Yunnan-Universität liefert nun eine umfassende globale Analyse der Fischbiodiversität in Flüssen. Sie zeigt, wie das lokale Klima und menschliche Aktivitäten die Biodiversitätsmuster in Flussökosystemen prägen. Grundlage dafür ist das Umwelt-DNA-Monitoring, ein neuartiger Ansatz zur Erfassung biologischer Vielfalt. Dabei werden DNA-Spuren aus Wasserproben analysiert, um nachzuweisen, welche Arten in einem Gewässer vorkommen. In einer globalen Zusammenarbeit integrierten die Wissenschaftler eDNA-Daten von fast 2000 Probestellen in 113 Flusssystemen auf fünf Kontinenten.

«Um biologische Vielfalt zu schützen, braucht es genügend Daten über ihren Zustand und ihre Veränderungen. Unsere Forschung zeigt, wie technologische Fortschritte das Verständnis von Biodiversität in verschiedenen Dimensionen verbessern kann», sagt Erstautorin Yan Zhang, Postdoktorandin an der Yunnan University (China).

Klima und Menschen prägen die Biodiversitätsmuster

Die Studie identifiziert globale Muster in der Artenvielfalt von Flussfischen: In wärmeren Regionen war die Zunahme der Artenvielfalt mit zunehmender Größe des Flusseinzugsgebiets ausgeprägter. Dies unterstreicht den Einfluss des lokalen Klimas auf die Biodiversität. In Gebieten mit höherer menschlicher Aktivität wurde dieser positive Zusammenhang jedoch abgeschwächt. «Wir haben festgestellt, dass die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten regional variieren und daher angepasste Schutzmaßnahmen erfordern», sagt Studienleiter Florian Altermatt, Professor für Gewässerökologie an der UZH und der Eawag.

Nicht nur der Artenreichtum, sondern auch andere Biodiversitätskennzahlen wie die funktionelle oder genetische Diversität reagieren in größeren Einzugsgebieten stärker auf menschliche Einflüsse. Besonders stark betroffen war etwa die phylogenetische Diversität, die die evolutionären Beziehungen zwischen Arten beschreibt. Diese Veränderungen zeigten sich vor allem in kleineren Flusseinzugsgebieten. «Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Reaktionen der Biodiversität auf Umweltgradienten und menschliche Einflüsse komplex sind und je nach betrachtetem Aspekt der Biodiversität, unterschiedlich ausfallen», so Yan Zhang.

eDNA ermöglicht eine schnelle und großflächige Biodiversitätsüberwachung

Die Studie verdeutlicht das Potenzial von eDNA als Instrument für eine schnelle, großflächige Überwachung von Biodiversität. Im Gegensatz zu klassischen Methoden wie Kiemennetzen oder Elektrofischerei müssen dabei keine Fische gefangen werden. Stattdessen wird DNA aus Wasserproben extrahiert und sequenziert, um artspezifische genetische Signaturen zu identifizieren. So lässt sich feststellen, welche Arten in einem Gewässer vorkommen. «Die Biodiversitätsforschung entwickelt sich zu einer Datenwissenschaft, in der die Integration großer Datenmengen neue Erkenntnisse ermöglicht – auch für die globale Biodiversitätspolitik», sagt Florian Altermatt.

Indem eDNA Veränderungen in der biologischen Vielfalt frühzeitig sichtbar macht, kann die Methode zur Entwicklung wirksamer Schutzstrategien für Ökosysteme beitragen. Sie unterstützt zudem internationale Biodiversitätsziele wie jene des Globalen Rahmenwerks für die biologische Vielfalt. «Unsere Forschung erweitert nicht nur das wissenschaftliche Verständnis, sondern liefert politischen Entscheidungsträger:innen auch wichtige Grundlagen für den Schutz von Süsswasserökosystemen», fasst Altermatt zusammen.

Universität Zürich

Originalpublikation:

Zhang, Y., Zhang, H., Akashi, H. et al. A unified analysis of global riverine eDNA reveals common associations of fish biodiversity with drainage characteristics. Nat Ecol Evol (2026). doi.org/10.1038/s41559-026-03106-1

CleanFinder: browserbasiertes Tool zur Analyse von Genom-Editierungen verfügbar

Wed, 24 Jun 2026 12:06:57 +0200

Genome Editing erlaubt es Forschenden, die DNA, die Bauanleitung in jeder lebenden Zelle, mit einer Präzision umzuschreiben, die vor einer Generation noch undenkbar war. Technologien wie CRISPR haben das nahezu zur Routine gemacht, und die Anwendungen reichen längst weit über die Medizin hinaus, von widerstandsfähigeren Nutzpflanzen über produktivere Mikroorganismen bis hin zu nachhaltigen Biomaterialien. Doch bei all diesen Anwendungen ist eine Editierung nur die halbe Arbeit: Forschende müssen die DNA anschließend auslesen, um zu bestätigen, dass die beabsichtigte Veränderung, und nur diese, tatsächlich erfolgt ist; und genau dieser Schritt ist bislang überraschend langsam und schwierig geblieben.

Forschende des IUF – Leibniz-Instituts für umweltmedizinische Forschung haben nun CleanFinder entwickelt, eine frei verfügbare, browserbasierte Plattform, die diese Editierungsergebnisse schnell und präzise auflöst — und zwar ohne sensible genomische Daten an externe Server zu senden. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Trends in Biotechnology bei Cell Press erschienen.

CleanFinder läuft vollständig in einem gängigen Webbrowser. Es muss nichts installiert werden, Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich, und — besonders wichtig — die Daten verlassen niemals den eigenen Computer der Nutzerin oder des Nutzers. Gerade bei patientenabgeleiteten und klinisch sensiblen Proben ist das entscheidend. Im Kern klassifiziert ein spezialisierter „glocaler“ Alignment-Algorithmus (Kombination aus global und lokal) das gesamte Spektrum an Editierungsergebnissen: Insertionen und Deletionen, Base-Edits, Prime-Edits und sogar Editierungen der mitochondrialen DNA — über alle gängigen Sequenzierplattformen hinweg (Illumina, Oxford Nanopore und PacBio).

Über die Kernanalyse hinaus erweitern integrierte Module den Funktionsumfang: Ein schneller „Turbo“-Modus screent komplette 96- und 384-Well-Platten auf einen Blick; ein Modul zur Erkennung von Allelverlust („allelic dropout“) deckt den verborgenen Verlust einer Genkopie auf, der sonst leicht mit einem sauberen Knockout verwechselt wird; ein integrierter Genome Viewer sagt vorher, wie eine Editierung das resultierende Protein verändert; und Design-Werkzeuge — darunter ein Donor-Oligo-Designer für Knock-ins und Tools zur Sequenzumwandlung — erleichtern die Versuchsplanung. Für große oder automatisierte Studien führt eine quelloffene Python-Kommandozeilen-Version genau dieselbe Analyse aus und ermöglicht reproduzierbare Batch-Verarbeitung sowie die nahtlose Einbindung in bioinformatische Pipelines.

Das Team validierte CleanFinder über verschiedene Editierungsstrategien und humanrelevante Zellmodelle hinweg — darunter CRISPR-Cas9- und Cas12-Knockouts und -Knock-ins, Base Editing sowie komplexes Prime Editing in humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) und blutbildenden (hämatopoetischen) Stammzellen. Gerade beim Prime Editing trennt CleanFinder die beabsichtigten präzisen Editierungen zuverlässig von unvollständigen oder fehlerhaft integrierten Produkten — eine notorisch schwierige Aufgabe — und eignet sich damit besonders für jene Zelltypen, die im Zentrum der Krankheitsmodellierung und neuartiger Zell- und Gentherapien stehen.

„Genome Editing ist heute Routine, doch die Auswertung der Daten erfordert nach wie vor Spezialwissen — und das hält viele Labore auf“, sagt Dr. Andrea Rossi, der die Studie leitete. „Wir wollten diese Hürde beseitigen. CleanFinder läuft in jedem Browser, lässt die Daten auf dem eigenen Rechner und liefert klare, umfassende Ergebnisse — damit jedes Labor, überall, seine Editierungen zuverlässig analysieren kann.“

CleanFinder ist kostenlos unter https://cleanfinder.org sowie als quelloffener Code auf GitHub verfügbar. Indem die Plattform technische und datenschutzrechtliche Hürden der Editierungsanalyse senkt, soll sie die Forschung beschleunigen — von der Krankheitsmodellierung bis zur Entwicklung neuer Zell- und Gentherapien.

IUF – Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung

Originalpublikation:

Ramachandran H, Dobner J, Nguyen T, Binder S, Tolle I, Vykhlyantseva I, Krutmann J, Miccio A, Staerk C, Brusson M, Kontarakis Z, Prigione A, Rossi A: CleanFinder: A scalable framework for comprehensive genome editing analysis. Trends in Biotechnology 2026. doi: 10.1016/j.tibtech.2026.04.024, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2026.04.024

Aussterben im Stillen: Verlust der genetischen Vielfalt

Wed, 24 Jun 2026 11:58:44 +0200

Mit ihrer Roten Liste bedrohter Arten – die mehr als 163.000 Arten umfasst – definiert die Internationale Union für Naturschutz (IUCN) den weltweiten Standard zur Einschätzung des Aussterberisikos. „Diese Bewertungen beeinflussen unmittelbar die Priorisierung von Naturschutzressourcen, die Dringlichkeit von Maßnahmen sowie deren konkrete Umsetzung“, erklärt Prof. Dr. Deborah Leigh vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt sowie der Goethe-Universität Frankfurt und ergänzt: „Obwohl die genetische Vielfalt für das langfristige Überleben jeder Art von zentraler Bedeutung ist, findet sie in den Bewertungen bislang nur selten Berücksichtigung. Dies liegt zum einen daran, dass genetische bzw. genomische Daten – also Informationen aus der direkten DNA-Sequenzierung einer Art – noch nicht flächendeckend verfügbar sind, und zum anderen am Fehlen standardisierter Methoden zu ihrer Integration.“

Aktuell basieren die Bewertungen auf Kriterien zu demografischen Trends und Lebensraumverlust und leiten das Aussterberisiko in der Regel auf Artenebene ab. Genetisch unterschiedliche Einheiten innerhalb einer Art werden oft nicht systematisch berücksichtigt, und es fehlen standardisierte Methoden zur Abgrenzung solcher Einheiten. „Infolgedessen bleiben wichtige Komponenten der Biodiversität unsichtbar – insbesondere genetische Unterschiede, die für Anpassungsfähigkeit und langfristige Stabilität entscheidend sind“, sagt Leigh.
Sie plädiert daher gemeinsam mit Forschenden aus Australien, Dänemark, Deutschland, Großbritannien, Norwegen, Rumänien, Spanien, Südafrika und den USA in der neu veröffentlichten Studie dafür, bei Bewertungen den Fokus stärker auf Einheiten innerhalb der Arten zu legen. Dazu gehören „evolutionär bedeutsame Einheiten“ (Evolutionarily Significant Units, ESUs) und Subpopulationen.
„Unter ESUs verstehen wir Abstammungslinien innerhalb einer Art, zwischen denen nur ein sehr geringer genetischer Austausch stattfindet. Infolgedessen entwickeln sie sich weitgehend unabhängig voneinander, was zur Ausbildung lokaler, einzigartiger Anpassungen und genetischer Varianten führt, die in anderen Teilen des Verbreitungsgebiets nicht vorkommen“, erklärt die in Frankfurt ansässige Forscherin. „Durch die gezielte Bewertung solcher Einheiten innerhalb einer Art können wir dazu beitragen, den Verlust genetischer Vielfalt zu verlangsamen. Dies geschieht, indem wir Naturschutzverantwortliche dabei unterstützen, jene Einheiten zu identifizieren, die einem besonders hohen Aussterberisiko ausgesetzt sind – mit dem Ziel, darauf abgestimmte Management- und Schutzmaßnahmen zu ermöglichen. Unser Ansatz soll somit helfen, den Rückgang genetischer Vielfalt zu begrenzen, ohne auf kostenintensive und bislang nur begrenzt verfügbare genetische Daten angewiesen zu sein.“

Neben der Roten Liste der IUCN befasst sich auch die neuere Green-Status-Bewertung mit der Erholung von Arten. Allerdings findet die genetische Vielfalt auch hier keine direkte Berücksichtigung. Die Senckenberg-Forscherin gibt ein Beispiel: „Einige Arten erhielten von der IUCN aufgrund steigender Populationszahlen hohe Erholungsbewertungen, obwohl sie einen großen Teil ihrer genetischen Vielfalt dauerhaft verloren hatten – so auch der Alpensteinbock.“ Capra ibex wurde im 19. Jahrhundert durch intensive Bejagung fast ausgerottet. In Norditalien überlebten weniger als 100 Tiere, und obwohl heute über 40.000 Tiere in den Alpen leben, stammen alle wiederhergestellten Populationen von diesen wenigen Individuen ab. Dies hat zu einer stark verringerten genetischen Vielfalt und zu einer höheren Anfälligkeit gegenüber Krankheiten und Umweltveränderungen geführt. „Die ursprüngliche genetische Vielfalt wird in unserer Lebenszeit nicht wiederhergestellt, muss aber berücksichtigt werden, um eine präzise Erholungsbewertung und einen fundierten Managementplan zu erstellen“, ergänzt Leigh.

Das internationale Forschungsteam stellt nun einen standardisierten Ansatz vor, mit dem sowohl Subpopulationen als auch evolutionär signifikante Einheiten (ESUs) identifiziert und unterschieden werden können. Das neu entwickelte Konzept kombiniert eine Vielzahl von Datenquellen, darunter klassische genetische Analysen, geografische Verbreitung, ökologische Unterschiede sowie traditionelles und indigenes Wissen. Ziel ist es, die unterschiedlichen Arten von Daten, über die Naturschutzmanager*innen in Deutschland und weltweit verfügen könnten, einzubeziehen und gleichzeitig konsistente Standards sicherzustellen. Der Ansatz werde derzeit umfassend getestet, um seine Integration in Artenschutzbewertungen zu ermöglichen, insbesondere hinsichtlich Wiederherstellungspotenzial und Aussterberisiko, heißt es in der Studie.

„Auf der UN-Konferenz zur biologischen Vielfalt im Jahr 2022 wurden von nahezu 200 Ländern neue Ziele zur genetischen Vielfalt im Rahmen des Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework verabschiedet. Wir hoffen, dass unsere Arbeit zur Erreichung dieser Ziele beiträgt. Genetische Vielfalt ist ein entscheidender Faktor für das Überleben von Arten: Sie stärkt Fitness, Anpassungsfähigkeit und Widerstandskraft gegenüber Umweltveränderungen und Krankheiten. Eine stärkere Einbindung genetischer Aspekte in Naturschutzprogramme ist dringend nötig, um den weltweiten Verlust der Vielfalt aufzuhalten, Schutzprogramme gezielter zu planen und Ressourcen effektiver einzusetzen“, schließt Leigh.

Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt

Originalpublikation:

Julia C Geue et al.: A practical framework for identifying genetic subpopulations and ESUs: Insights for IUCN assessments and broader management, BioScience, 2026;, biag042, https://doi.org/10.1093/biosci/biag042

Fressen Hyänen Nutztiere und bedrohte Nashörner?

Wed, 24 Jun 2026 11:53:56 +0200

Das Ngorongoro-Hyänen-Projekt besteht seit genau 30 Jahren und erforscht Verhalten, Gesundheit, Ökologie der Tüpfelhyänen sowie ihre Interaktion mit Tieren und Menschen.
Im April 1996 begannen Verhaltensbiolog:innen in enger Zusammenarbeit mit lokalen Wissenschaftler:innen mit der Erforschung der Tüpfelhyänenpopulation im Ngorongoro-Krater in Tansania. Das „Ngorongoro Hyena Project“ ist am Berliner Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung beheimatet. Das Forscherteam baute in dieser Zeit einen der weltweit bedeutendsten Langzeitdatensätze einer wildlebenden Säugetierpopulation auf. Sie kennen alle Tüpfelhyänen der acht Clans im Krater seit 1996 und verfügt über detaillierte Daten zu den Lebensgeschichten von mehr als 3300 Individuen sowie einen umfassenden genetischen Stammbaum von 10 Generationen. Sie erforschen das Verhalten, Geschlechterkonflikte, die Rolle von Sozialstatus und Partnerwahl, Krankheiten und ihre Folgen, Interaktionen mit Nahrungskonkurrenten und Raubfeinden und nicht zuletzt das Zusammenleben mit den Menschen.

Nur vier Prozent der Beutetiernachweise entfallen auf Nutztiere – und keiner auf Nashörner

Zwischen 1996 und 2019 sammelten und sicherten die Forschenden über 500 Kotproben von Tüpfelhyänen im Studiengebiet. Die Proben wurden mit der Metabarcoding-Methode, einer DNA-Analyse-Methode zur gleichzeitigen Identifizierung vieler Arten aus komplexen Misch- oder Umweltproben, untersucht, um die Nahrungszusammensetzung der Hyänen zu spezifizieren. 371 Proben lieferten brauchbare Resultate. In diesen konnte das Team DNA insgesamt 434-mal eine Beutetierart nachweisen – von 20 unterschiedlichen Tierarten. „Uns interessierten in dieser Studie vor allem Nutztiere und Spitzmaulnashörner“, sagt Projektleiter Dr. Oliver Höner. „Der Krater ist sehr dicht mit wilden Huftierarten besiedelt, doch in den 24 Studienjahren ist auch die Zahl der Rinder, Ziegen und Schafe in der Umgebung drastisch auf jeweils über 200.000 gestiegen. In diese Gebiete außerhalb des Kraters, die ebenfalls zur Ngorongoro Conservation Area gehören, gehen die Hyänen, wenn es bei ihnen zuhause kaum Beute hat. Deshalb standen Vermutungen im Raume, dass Nutztiere einen nennenswerten Teil der Nahrung von Hyänen ausmachen. Die Nashörner interessierten uns wiederum vor einem Artenschutzhintergrund, vor allem Spitzmaulnashörner sind selten und sind von der IUCN als ‚critically endangered‘ eingestuft.“

Die mit Abstand häufigste Nahrung der Ngorongoro-Tüpfelhyänen sind Gnus, die 229-mal genetisch identifiziert wurden. Es folgen Zebras mit 75 und Büffel mit 57 Nachweisen. Das häufigste Nutztier, das im Kot der Hyänen festgestellt wurde, ist der Esel mit 7 Nachweisen. Rinder (6) und Ziegen (2) waren noch seltener. Insgesamt entfielen nur 18 Nachweise auf Nutztiere, was 4,1 Prozent aller Nachweise ausmacht. DNA von Nashörnern fanden sich in keiner der Proben. Die Forschenden schlossen darauf, dass Tüpfelhyänen in dem an anderen Beutetieren reichen Ngorongoro-Ökosystem minimalen bis keinen Einfluss auf die Bestände an besonders schützenswerten Spitzmaulnashörnern haben und auch nur sehr selten Nutztiere reißen. „Sowohl bei Mensch-Wildtier-Konflikten als auch in Artenschutzfragen wird häufig ohne ausreichende Evidenz über den Einfluss von Raubtieren diskutiert – und entschieden“, sagt Höner. „Wir hoffen, dass unsere Forschungsergebnisse dazu beitragen, sachlichere und bessere Management-Entscheidungen zu treffen.“

Ältere Hyänen fressen häufiger Nutztiere als jüngere Hyänen

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Ngorongoro-Hyänen-Projekt konnten aufgrund des umfangreichen Tüpfelhyänen-Datensatzes auch untersuchen, ob sich Alter, Sozialstatus oder Geschlecht auf die Nahrungszusammensetzung auswirken. Das Ergebnis ist eindeutig: Hyänen, in deren Kot DNA von Nutztieren gefunden wurden, waren im Schnitt fast drei Jahre älter als Artgenossen, die sich zu diesem Zeitpunkt ausschließlich von Wildtieren ernährt hatten (9,1 gegenüber 6,2 Jahre). Hinsichtlich des sozialen Ranges oder des Geschlechts unterschieden sich die beiden Nahrungsgruppen nicht. „Mit jedem Jahr, das eine Hyäne älter ist, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sie ein Nutztier frisst, um fast 27 Prozent“, erklärt Dr. Eve Davidian, Wissenschaftlerin am Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier in Frankreich und Co-Leiterin des Ngorongoro-Hyänen-Projektes. „Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass ältere Hyänen nicht mehr so erfolgreich die schnellen und wendigen Wildtiere jagen können wie jüngere Hyänen. Nutztiere sind dann eine einfacher zu erlegende Alternative. Hervorzuheben ist, dass trotz der guten Zugänglichkeit und einfacheren Jagd von Nutztieren die Nahrungspräferenz der Hyänen im Ngorongoro-Krater mit überwältigender Mehrheit wilde Huftiere sind.“

30 Jahre Tüpfelhyänen-Forschung in Tansania

Das Team studiert die Tüpfelhyänen in der UNESCO-Welterbestätte Ngorongoro-Krater seit nunmehr 30 Jahren. Mehrere dutzend Teammitglieder haben seither Generationen von Hyänen begleitet und ihren Alltag mit dem der Tiere geteilt – und sie lernen noch immer jeden Tag etwas Neues über die Tiere. Die Intelligenz, das Sozialverhalten, die Neugierde, der Spieltrieb und der Entdeckergeist der Tiere begeistern sie noch immer und inspirierten nicht nur vielfach publizierte Grundlagenforschung, sondern auch angewandte Wildtierforschung, die einen besseren Schutz der Hyänen und ihres Beitrags zu einem gesunden Ökosystem ermöglichen kann.

(Leibniz-IZW)

Originalpublikation:

Dheer A, Danabalan R, Pellizzone A, Naman P, Davidian E, Mazzoni CJ, Höner OP (2026): Minimal impact of spotted hyenas on livestock and endangered species in a prey-rich ecosystem. Wildlife Biology e01569. DOI: 10.1002/wlb3.01569, https://doi.org/10.1002/wlb3.01569

Deutschland unterstützt privatwirtschaftliches Engagement für den Schutz der biologischen Vielfalt

Wed, 24 Jun 2026 11:37:16 +0200

Umweltstaatssekretär Jochen Flasbarth: „Für die Freunde des Cali-Fonds ist die gemeinschaftliche Zusammenarbeit zwischen Staaten und Industrie zum Schutz der Biologischen Vielfalt von besonderer Bedeutung. Bei den Freunden des Cali-Fonds können Staaten und Vertreter*innen aus dem Privatsektor ihre Fragen und Ideen zu Zahlungen für die Nutzung digitaler Informationen aus genetischen Ressourcen diskutieren, gemeinsam Lösungswege für eine effektive, bürokratiearme und freiwillige finanzielle Ausgestaltung des Fonds und Mechanismus entwickeln und so die Bereitschaft zur Unterstützung erhöhen. Der Bundesregierung ist es ein besonderes Anliegen, auch die Interessen und Ansichten der Industrie bei der internationalen Naturschutzfinanzierung mit einzubeziehen.“

Die „Freunde des Cali-Fonds“ („Friends of the Cali Fund – FCF“) sind eine weltweite informelle Partnerschaft aus Staaten des Übereinkommens über die biologische Vielfalt, deren Ziel die erfolgreiche Umsetzung des multilateralen Finanzierungsinstrumentes ist. Gespeist werden soll der Cali-Fonds v.a. aus Beiträgen großer Unternehmen, die digitale Sequenzinformationen (DSI) nutzen. Die Mittel des globalen Fonds sollen für die Umsetzung der Ziele der Naturschutzkonvention in Entwicklungsländern eigenverantwortlich genutzt werden und u.a. indigenen Völkern und lokalen Gemeinschaften zugutekommen.

Deutschland unterstützt die FCF gemeinsam mit Armenien, Chile, Großbritannien, Kolumbien, den Niederlanden, Norwegen, Südafrika und der EU-Kommission. In ihrer Erklärung bekennen sich die Unterstützenden zur Stärkung des Cali-Fonds als „zentrales globales Instrument für den gerechten Vorteilsausgleich aus der Nutzung von DSI“. Zentral für die Freunde des Cali-Fonds ist die Vermeidung von Doppelzahlungen für die Nutzung von DSI und Rechtssicherheit.

Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit

Weitere Informationen:

Website Cali-Fonds

FAQ Digitale Sequenzinformationen aus genetischen Ressourcen

Wildtiere in Tschernobyl ändern ihr Verhalten während russischer Besetzung

Wed, 24 Jun 2026 11:18:30 +0200

Das Team unter der Leitung von Dr. Svitlana Kudrenko, die an der Universität Freiburg promoviert hat, und Prof. Dr. Marco Heurich von der Universität Freiburg hat seine Ergebnisse in der renommierten Zeitschrift Science veröffentlicht. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich die tageszeitlichen Aktivitätsmuster von Säugetieren während des intensivierenden bewaffneten Konflikts änderten, insbesondere die nächtliche Aktivität. Das weist auf einen umfassenderen Wandel in der Tschernobyl-Sperrzone hin – weg von einem Ökosystem, das sich ohne menschliche Störungen von der Reaktorkatastrophe erholt hat, hin zu einer militarisierten Landschaft, in der sich Lebensraumnutzung und Verhalten der Wildtiere verändern“, sagt Heurich.

Ein unbeabsichtigtes wissenschaftliches Experiment inmitten der russischen Invasion

Die Sperrzone von Tschernobyl umfasst ein Gelände von 2.600 km². Nach der Nuklearkatastrophe 1986 und der radioaktiven Kontamination wurde ein Großteil davon zum Biosphärenreservat und Naturschutzgebiet erklärt. „Die geringe menschliche Präsenz in der Zone trug zu einem Anstieg der Wildtierpopulationen bei und führte dazu, dass das Gebiet wieder von Arten besiedelt wurde, die vor der Katastrophe lokal ausgestorben waren – wie von Braunbären und Luchsen – oder die nur noch in geringer Zahl vorkamen, wie Elche, Rothirsche, Wildschweine und Grauwölfe“, erklärt Kudrenko. Zusätzlich wurde in den 1990er-Jahren der europäische Bison und das gefährdete Przewalski-Pferd wiederangesiedelt.

Russische Streitkräfte besetzten die Tschernobyl-Sperrzone für 36 Tage, vom 24. Februar bis 1. April 2022. Seit 2021 beobachteten Wissenschaftler*innen dort mithilfe von Kamerafallen eine Luchspopulation. Nach Ende der Besetzung erkannte das Team, dass die Tragödie des Kriegs auch für die Forschung eine neue Frage aufwirft: Wie genau reagieren Wildtiere unmittelbar auf einen bewaffneten Konflikt? „Neben unserem ursprünglichen Forschungsprojekt konnten wir so auch untersuchen, was zuvor nur in militärischen Übungsgebieten erforscht worden war“, sagt Heurich. Nachdem sich die russischen Streitkräfte zurückgezogen hatten, konnten Forschende die Daten von 31 Kamerafallen bergen. Dabei wurden sie von ukrainischen Streitkräften unterstützt, die das Gebiet von Minen räumten und sicherten.

Analyse erfasst Zusammenhang von Konfliktintensität und artenspezifischem Verhalten

Die Kamerafallen, die durch Infrarot-Sensoren aktiviert wurden, hatten kontinuierlich in einem Zeitraum vom 19. Januar bis 6. Mai 2022 Bilder gemacht – also unmittelbar vor, während und nach der Besetzung. Als Basis ihrer Analyse verglichen die Forschenden diese Daten mit Aufnahmen von den 31 Kamerafallen und weiteren 25 Kamerafallen aus dem Jahr vor der Invasion, die zwischen dem 19. Januar und 21. März 2021 entstanden waren.

In einer weiteren Analyse bewertete das Team die tagesspezifische Intensität des bewaffneten Konflikts 2022 und setzte sie in Relation zu tagesspezifischen Aktivitätsmustern der Tiere. „Dazu haben wir aus Interviews, unter anderem mit Mitarbeitenden des Atomkraftwerks, einen Index der Intensität des Konfliktgeschehens abgeleitet. In diesem Index haben wir Ereignisse wie Militärkonvois, Schießübungen, Luftangriffe oder Artilleriefeuer auf einer Skala von null bis zehn bewertet. Wir haben außerdem weitere Faktoren berücksichtigt, wie Niederschlag, räumliche Nähe zu Straßen oder Orten mit dauerhafter menschlicher Präsenz und Thermoanomalien wie Bombardierungen oder Waldbrände“, erklärt Kudrenko.

Tiere sind bei steigender Konfliktintensität vermehrt tagaktiv

Anhand der Daten untersuchten die Forschenden das Verhalten von elf Tierarten. „Wir gingen anfangs davon aus, dass die Tiere als Reaktion auf die Störungen durch den bewaffneten Konflikt verstärkt nachtaktiv und wachsamer würden und Orte mit ständiger menschlicher Präsenz meiden würden. Solch ein Verhalten ist bereits dokumentiert, und wir hatten angenommen, dass es sich unter den Bedingungen des Konflikts verstärken würde,“ sagt Kudrenko.

Während das für einige der untersuchten Tierarten zutraf, stellten die Forschenden auch artspezifisches Verhalten fest, das von bisherigen Annahmen abweicht: Rothirsche und Rotfüchse waren während der Besetzung im Vergleich zum entsprechenden Zeitraum im Vorjahr weniger nachtaktiv. „Der Rückgang der nächtlichen Detektionen deutet darauf hin, dass diese Arten ihre Aktivität als Reaktion auf eine erhöhte Konfliktintensität in den Tag verlagert haben“, so Kudrenko. „Während die Zahl der Sichtungen von Rehen insgesamt zurückging, stieg die Zahl der Sichtungen von Rotwild angesichts der zunehmenden Konfliktintensität an. Wir haben zudem beobachtet, dass Feldhasen und Rotwild auf thermische Anomalien reagierten, vor allem auf konfliktbedingte Waldbrände, indem sie nachts aktiver waren.“

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Originalpublikation:

Kudrenko, S., Bischof, R., Zedrosser, A., Borsuk, O., Fiderer, C., Smith, A. F. & Heurich, M. (2026). The Chornobyl Exclusion Zone as a wildlife refuge: restricted human access shaped mammal recolonization. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 293(2071), 20253151. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.3151

Algorithmen für den Artenschutz: Neues KI-Instrument erkennt Wildtiere in Echtzeit an ihrem einmaligen Muster

Wed, 24 Jun 2026 11:13:28 +0200

Um überwachen zu können, wie es Wildtierpopulationen geht, ob sie stabil sind oder ob sie unter Druck stehen, braucht es Monitoring. Naturforscher*innen beobachten Zebras, Giraffen, Jaguare und andere Tiere über Monate und Jahre hinweg mit Drohnen oder Kamerafallen. Die Schwierigkeit ist, dass die Tiere ständig in Bewegung sind, verschwinden und an anderer Stelle wieder auftauchen. Um dieses sehr dynamische Umfeld erfassen zu können, müssen sie individuell wiederkennbar sein. Konkret bedeutet das: Ein einzelner Jaguar muss von anderen Jaguaren, eine einzelne Giraffe von anderen Giraffen eindeutig unterschieden werden können. Gängige Technologien liefern in dieser Hinsicht zwar präzise Ergebnisse, sind aber zu langsam und brauchen zu viel Rechenkapazität.

Die von Tenure-Track-Professor Aamir Ahmad geleitete Flugrobotik-Gruppe am Institut für Flugmechanik und Flugregelung (IFR) der Universität Stuttgart entwickelte gemeinsam mit weiteren Kooperationspartnern, darunter die Eötvös-Loránd-Universität in Budapest und das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, den neuen Algorithmus RAPID. Er macht die Re-Identifikation von Wildtieren einfacher, schneller und zuverlässiger.

Wie ein Fingerabdruck: Jedes Muster ist einmalig

Das Kürzel RAPID steht für „Real Time Animal Pattern Re-Identification on Edge Devices". Die Methode macht sich für die Wiedererkennung ein 100-prozentig sicheres Merkmal zunutze: die Fellmusterung der Wildtiere. Denn ob es nun die Punkte der Giraffe sind oder die Streifen des Zebras: Das Muster ist immer einmalig, wie beim Menschen der Fingerabdruck.

Doch wie genau funktioniert RAPID? „Zunächst brauchen wir eine Referenzdatenbank", erklärt Ahmad. Diese Datenbank beinhaltet Bilder von Wildtieren, zum Beispiel Zebras, deren Identität bereits bekannt ist. Die Datenbank wächst, indem weitere beobachtete Individuen während des Monitorings hinzugefügt werden. Liefert zum Beispiel eine über der Savanne kreisende Forschungsdrohne neues Bildmaterial, durchsucht RAPID es nach typischen visuellen Anhaltspunkten in der Anordnung der Zebrastreifen. „Dabei setzen wir so genannte Deskriptorvektoren ein, also eine Art mathematischer Steckbrief“, erläutert András Zábó, Wissenschaftler an der Eötvös-Loránd-Universität in Budapest und Erstautor der Publikation. Er entwickelte RAPID während seines Forschungsaufenthalts in der Stuttgarter Flugrobotik-Gruppe. Der Algorithmus vergleicht dann die Deskriptorvektoren des beobachteten Tieres mit den in der Datenbank gespeicherten Deskriptorvektoren bekannter Tiere. „Auf diese Weise können wir neu beobachtete Tiere in Bruchteilen von Sekunden identifizieren, vorausgesetzt sie sind in der Referenzdatenbank gespeichert“, so Zábó.

Vielversprechendes Modul: schnell, präzise und praxistauglich

Das Forschungsteam testete RAPID an sechs Datensätzen: vier öffentlichen Datensätzen mit Bildern unter anderem von Amur-Tigern, und zwei neuen Datensätzen mit Bildern von Zebras und Jaguaren. Die Aufnahmen der Zebras machten Drohnen, die über der Savanne in Mpala in Kenia flogen; der Jaguar-Datensatz stammt von Kamerafallen der Joctoco-Stiftung aus dem Regenwald in Ecuador. Bei den vier öffentlichen Datensätzen erreichte RAPID Genauigkeiten zwischen 89 und 99 Prozent, bei den neuen Datensätzen lag die Genauigkeit bei 80 Prozent (Zebras) und 93 Prozent (Jaguare). Auch in punkto Geschwindigkeit bewies der Algorithmus seine Stärken. Auf einem Standard-PC verarbeitete er 40 bis 60 zugeschnittene Abfragebilder pro Sekunde und auf einem einfachen Gerät rund zehn Bilder pro Sekunde. „Das ist ein wichtiger Punkt: Unsere Wiedererkennung funktioniert auch auf sehr rechenleistungsschwacher Hardware und ohne Grafikprozessoren“, sagt Ahmad.

Open-source und modular: Wichtiger Baustein für Wildtierbeobachtung und ökologische Analysen

Das KI-Instrument ist open-source verfügbar und modular aufgebaut. Wenn Naturpark-Ranger oder Forschungsgruppen mit RAPID arbeiten wollen, können sie es problemlos in ihre eigenen Drohnen, Kamerafallen, Luftschiffe oder sonstige Monitoring-Geräte einbauen. Einzige Voraussetzung: Die beobachteten Tiere müssen ein gemustertes Fell haben, bei Elefanten zum Beispiel funktioniert die Technologie nicht. Der neue Algorithmus ist ein wichtiger technischer Baustein für die künftige Wildtierbeobachtung und ökologische Analysen. „Mit RAPID können wir viel leichter untersuchen, ob ein bestimmtes Tier wiederholt in einem bestimmten Gebiet gesichtet wird. Wir können auch sehen, ob sich sein Verhalten im Laufe der Zeit ändert, weil sich seine Umgebung verändert, oder ob sich ein verletztes Tier weiterhin normal bewegt und interagiert“, erklärt Ahmad. Als nächstes will er die KI so weiterentwickeln, dass sich auch andere Wildtierarten wiedererkennen lassen, ohne dabei von Fellmustern abhängig zu sein. Zudem soll der Algorithmus noch robuster werden, so dass er auch bei besonders schwierigen Bedingungen, etwa bei teilweise verdeckten Individuen, verlässlich funktioniert. Denkbar ist auch, dass mithilfe von RAPID irgendwann ganz neue Datenbanken aufgebaut werden.

Universität Stuttgart

Originalpublikation:

Zábó, A., Chaquinga, R., Palacios Pérez, J., Rubenstein, D., Nagy, M., & Ahmad, A. (2026). RAPID: Real-time animal pattern re-identification on edge devices, an open-source tool for field deployment. Methods in Ecology and Evolution, 00, 1–16. https://doi.org/10.1111/2041-210x.70332.