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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

Bundeshaushalt 2027: Rund 22 Milliarden für Forschung

Wed, 19 Aug 2026 10:30:57 +0200

Die Ausgaben für Zuweisungen und Zuschüsse bilden mit 18,51 Milliarden Euro den Ausgabeschwerpunkt des Einzelplans. Die Ausgaben für Investitionen sollen gegenüber 2026 um rund 267 Millionen Euro auf 3,91 Milliarden Euro steigen. Zugleich sind im Einzelplan globale Minderausgaben in Höhe von insgesamt rund 759 Millionen Euro veranschlagt, nach rund 359 Millionen Euro 2026. Davon entfallen rund 639 Millionen Euro auf die allgemeine globale Minderausgabe und weitere 120 Millionen Euro auf eine globale Minderausgabe für Effizienzmaßnahmen.

Der größte Programmbereich ist „Forschung für Innovationen, Hightech Agenda Deutschland“ (Kapitel 3004). Mit 8,78 Milliarden Euro liegt der Ansatz um 456 Millionen Euro über dem Soll 2026 von 8,33 Milliarden Euro. In diesem Bereich sind etwa die Zuschüsse an die Zentren der Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft (HGF-Zentren) in Höhe von rund 3,17 Milliarden Euro sowie an die Fraunhofer-Gesellschaft mit insgesamt rund 887 Millionen Euro veranschlagt.

Rund 8,45 Milliarden Euro sind für den Programmbereich „Wettbewerbsfähigkeit des Wissenschafts- und Innovationssystems“ (Kapitel 3003) veranschlagt. Davon entfallen beispielsweise rund 2,21 Milliarden Euro auf den Titel „Zukunftsvertrag Studium und Lehre stärken“ und 600 Millionen Euro auf die „Exzellenzstrategie zur Förderung von Spitzenforschung an Universitäten“.

Für den Programmbereich „Bildungsfinanzierung, Talent- und Fachkräfteförderung“ (Kapitel 3002) sind im Entwurf 2,56 Milliarden Euro etatisiert. Der größte Ausgabenposten ist hier mit 1,19 Milliarden Euro das BAföG für Studierende, hinzu kommen 498 Millionen Euro für das BAföG für Schülerinnen und Schüler. Bei der Begabtenförderung sieht der Entwurf rund 333 Millionen Euro für die Begabtenförderungswerke sowie 91,5 Millionen Euro für die „Begabtenförderung Berufliche Bildung“ vor.

Im Programmbereich „Raumfahrt“ (Kapitel 3005) sind rund 2,24 Milliarden Euro eingeplant. Der größte Ausgabenposten ist laut Entwurf hierbei mit rund 1,05 Milliarden Euro der Beitrag an die Europäische Weltraumorganisation (ESA).

Zusätzlich zu den Ausgaben des Einzelplans sind auch im Sondervermögen Infrastruktur und Klimaneutralität und im Klima- und Transformationsfonds (KTF) Investitionen im Bereich Forschung, Technologie und Raumfahrt geplant. Die Hightech-Agenda wird in zwei Ausgabentiteln des Sondervermögens erwähnt. Insgesamt sind hier rund 1,04 Milliarden Euro veranschlagt. Davon entfallen rund 414 Millionen Euro auf den strategischen Ausbau der Forschungs-Ökosysteme und 623,1 Millionen Euro auf den Aufbau von Infrastrukturen. Für den strategischen Ausbau der Forschungs-Ökosysteme und der Infrastrukturen im Forschungs- und Wissenschaftssystem sind insgesamt rund 174 Millionen Euro etatisiert. 60 Millionen Euro sollen in die nationale Raumfahrtinfrastruktur investiert werden. Aus dem KTF sollen 307,1 Millionen Euro in die „Batterieforschung und Batterietechnologien“ sowie rund 456,8 Millionen Euro in „Energieforschung und Energietechnologien“ fließen. Beide Titel werden vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt bewirtschaftet.

Ausschuss für Forschung, Technologie, Raumfahrt und Technikfolgenabschätzung, hib

Regierungsentwurf Haushalt 2027 (21/7300)

Jahrhundertsommer im jetzigen Klima von später Hitze und Trockenheit geprägt

Tue, 18 Aug 2026 12:28:32 +0200

Sie fanden heraus, dass sich der Spätsommer mittlerweile deutlich stärker erwärmt als der Frühsommer und die Böden tendenziell trockener sind als in Sommern früherer Jahre. „Dadurch gibt es im Spätsommer jetzt einen längeren Zeitraum, in dem günstige Wetterlagen zusammen mit sehr trockenen Böden zu extremer und lang anhaltender Hitze führen können“, fasst der Erstautor der Studie, Dr. Peter Pfleiderer vom Institut für Meteorologie der Universität Leipzig, ein Ergebnis der Studie zusammen. Sie wurde gerade im Fachjournal „Earth`s Future“ veröffentlicht.

Mit ihrer Analyse zu Jahrhundertsommern zeigen die Forschenden, dass die Veränderungen, die im Sommer allgemein erwartet werden, in diesen seltenen, extremen Sommern nochmal ausgeprägter sind. Gleichzeitig erwärmen sich Sommer in Europa stärker als in anderen Gebieten der Welt. Die Studie zeigt, wie heiß anhaltende Hitzeperioden im jetzigen Klima werden können und woran sich Menschen, Kommunen und die Gesellschaft anpassen sollten.

Im vorindustriellem Klima (1850 bis 1900) waren Jahrhundertsommer über die gesamte Jahreszeit hindurch sehr warm, wie Pfleiderer sagt. Jahrhundertsommer im jetzigen Klima könnten relativ kühl starten und dann im Hoch- und Spätsommer durchgehend sehr heiß bleiben, fanden die Forschenden heraus. „Zudem zeigen wir, dass sowohl für Sommer im Allgemeinen als auch für extreme und seltene Sommer die heißen Tage im jetzigen Klima eher gehäuft auftreten und somit die Wahrscheinlichkeit von lang anhaltenden Hitzewellen steigt“, erklärt der Klimaforscher.

Hitzeextreme hängen stark mit trockenen Böden zusammen. Wenn günstige Wetterlagen eine Region aufwärmen, wird ein Teil der Energie für die Verdunstung von Wasser benötigt. Sobald Böden trocken sind, wird die Energie jedoch nur noch in fühlbare Wärme umgewandelt und Temperaturen können extrem steigen. „Bisher war es nicht möglich, den Einfluss von trockeneren Böden auf Hitze in Jahrhundertsommern zu untersuchen, da für die statistische Analyse von solch seltenen Ereignissen die vorhandenen Simulationen nicht ausreichten. Hier zeigen wir, dass Veränderungen, die wir für durchschnittliche Sommer beobachten, in Jahrhundertsommern deutlich ausgeprägter wären“, erläutert Juniorprof. Dr. Sebastian Sippel von der Universität Leipzig. Der Forscher ist der Letztautor der Studie.

Die Forschenden haben Klimasimulationen mit einer sogenannten Rare-event-sampling-Methode gestartet. Beim Rare-event-sampling beginnen viele Simulationen am Anfang des Sommers. Immer wieder wird überprüft, ob sich die Simulationen zu heißen Sommern entwickeln. Ist das nicht der Fall, werden die Simulationen frühzeitig abgebrochen, um Rechenzeit zu sparen. „Somit konnten wir mit überschaubaren Rechnerkosten sehr viele sehr heiße Sommer im jetzigen und im vorindustriellen Klima simulieren. Mit diesen Simulationen war es dann möglich zu untersuchen, wie sich Jahrhundertsommer über die allgemeine Erwärmung hinaus verändert haben“, berichtet Pfleiderer.

Die Forschenden der Universität Leipzig werden weiter extreme Sommer in Europa untersuchen. Sie wollen herausfinden, wie sich Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation auf extreme Sommer ausgewirkt haben. Zudem wollen sie untersuchen, wie sich Jahrhundertsommer in anderen Regionen Europas verändert haben. Zum Beispiel ist zu erwarten, dass im Mittelmeerraum oder in Osteuropa andere Faktoren als in Mitteleuropa wichtiger sind.

Universität Leipzig

Originalpublikation:

Pfleiderer, P., Noyelle, R., & Sippel, S. (2026). Heat extremes within hot summer seasons intensify more than in average summers under global warming. Earth's Future, 14, e2026EF008241. https://doi.org/10.1029/2026EF008241

Mehr Sonne, mehr UV-Risiko

Tue, 18 Aug 2026 10:57:25 +0200

Mehr Sonnenschein bedeutet in Europa zunehmend auch mehr hautwirksame UV-Strahlung – mit Folgen für Alltag und Gesundheit. Eine neue Auswertung von 40 Messstationen zeigt für 2013 bis 2022 an 26 Standorten signifikante Anstiege, im Median um etwa 1,2 Prozent pro Jahr. Bei einer mittleren täglichen Dosis von rund 14 SED entspricht das etwa 0,17 SED pro Jahr bzw. insgesamt rund 1,7 SED über das Jahrzehnt.

Hinweis: Der mit SED „Standard-Erythem-Dosis“ abgekürzte Wert beschreibt die Belastung mit der krebserzeugenden ultravioletten Strahlung der Sonne.

Regionale Muster

Besonders stark nehmen die Werte in Mitteleuropa zu, während Nord- und Südeuropa moderater ausfallen und Teile der Iberischen Halbinsel kaum Zuwächse zeigen. Monatsweise sind die Zunahmen häufig im Januar, Februar und Juni am ausgeprägtesten; je nach Monat liegen sie typischerweise bei zwei bis vier Prozent pro Jahr. Entscheidend ist dabei weniger ein gleichmäßiger Anstieg über alle Monate als vielmehr der kräftige Zuwachs einzelner Monate. „Unsere Messreihen zeigen ein großräumiges, aber regional unterschiedlich starkes Plus an UV – die Muster decken sich mit Trends der globalen Solarstrahlung aus Satellitendaten“, sagt Alois Schmalwieser, Unit für Medizinische Physik und Biophysik der Vetmeduni.

Wolkenrückgang als Hauptursache

Der Haupttreiber ist weniger Bewölkung: Wo die Sonnenscheindauer zunimmt, steigt die Boden-UV meist im Gleichschritt – ein Bild, das auch satellitengestützte Datensätze zur globalen Solarstrahlung stützen. Aerosole und Ozon spielten im Mittel der Dekade eine untergeordnete Rolle; Messreihen der Gesamtozonmenge zeigen keine europaweiten Abnahmen. Im Winterhalbjahr sind die relativen Zuwächse in nördlichen Ländern oft am größten, absolut bleibt jedoch der Sommer entscheidend: „Auch wenn die prozentualen Zuwächse im Winter teils am größten sind: Für den Gesundheitsschutz bleibt der Sommer die entscheidende Jahreszeit, weil er den größten Anteil an der jährlichen UV-Dosis liefert“, betont Schmalwieser. Im Alpenraum verstärken Topografie und Schneebedeckung die räumliche Variabilität; die enge Übereinstimmung zwischen Bodenmessungen und hochaufgelösten Satellitenkarten spricht für reale, regional konsistente Signale.

Für die öffentliche Gesundheit heißt das potenziell mehr Risiko, etwa für nicht-melanozytären Hautkrebs. Gefragt sind daher fortlaufende, qualitätsgesicherte Überwachung, dichte Messnetze und angepasste Prävention. Die Analyse beruht auf täglichen, sonnenbrandverursachenden gewichteten UV-Tagesdosen unter All-Sky-Bedingungen, ergänzt durch Satellitendaten zu UV, globaler Solarstrahlung und Sonnenscheindauer; gemeinsam ermöglichen sie präzise lokale Trends und die Erfassung großräumiger Muster.

Veterinärmedizinische Universität Wien

Originalpublikation:

Schmalwieser, A.W., Lorenz, S., Klyshkina, D. et al. Recent increases in solar UV radiation across Europe: a 40-location study to identify trend boundaries. Photochem Photobiol Sci (2026). doi.org/10.1007/s43630-026-00971-4