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Wenn Schwankungen die Artenvielfalt formen: Ein Modell erklärt, warum „Seltenheit“ so häufig ist

Wed, 18 Feb 2026 13:12:37 +0100

Wechselwirkungen und eine stetige Zuwanderung können mehrere häufig beobachtete Formen von Artenhäufigkeiten reproduzieren.
Ein Ökosystem ist kein Stillleben. Selbst dort, wo alles vertraut wirkt – Wald, See, Boden – verschiebt sich die innere „Buchhaltung“ fortwährend: Wie viele Individuen gehören zu welcher Art, und wie lange? Manche Bestände wachsen, andere brechen ein. Diese Dynamik gehört zur Biodiversität. Sie birgt zugleich ein Risiko: Bei sehr kleinen Beständen können Zufallseinflüsse und kurze Phasen ungünstiger Bedingungen die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass eine Art lokal verschwindet.

Über sehr unterschiedliche Lebensräume hinweg findet man in Datensätzen häufig ein ähnliches statistisches Bild: Wenige Arten sind häufig, eine lange Linie bleibt jedoch selten. Für dieses Muster gibt es viele Erklärungsansätze – doch eine Grundfrage bleibt: Welche Prozesse sind hinreichend, um es zu erzeugen, und welche Faktoren stellen die Weichen in einem konkreten System?

In einer neuen Studie untersuchen Forschende, wie weit man mit einem bewusst einfach gehaltenen Modell kommt. Sie zeigen, dass sich viele in der Natur beobachtete Häufigkeitsmuster mit einem einfachen Zufallsmodell nachbilden lassen, das auf drei Grundbausteinen beruht. Erstens: Wachstumsraten schwanken über die Zeit – aufgrund wechselnder Bedingungen. Zweitens: Bestände werden durch Wechselwirkungen begrenzt, etwa durch Konkurrenz zwischen Arten und Selbstbegrenzung innerhalb einer Art. Drittens: es gibt eine kleine, aber anhaltende Zuwanderung: ein stetiger Zustrom, der Populationen wieder auffüllen kann, die lokal sonst zurückgehen würden.

Die Ergebnisse machen einen wichtigen Punkt deutlich: Schwankungen über die Zeit sind nicht einfach nur „Rauschen“. Im Modell können sie dazu führen, dass Unterschiede zwischen Arten größer werden – wenige Arten werden sehr häufig, viele bleiben selten. Dem wirken zwei Mechanismen entgegen: starke Selbstbegrenzung innerhalb einer Art und ein kleiner, aber stetiger Zustrom von außen. Beides bremst die Extreme und hält die Verteilung stabiler.

Außerdem schlagen die Forschenden vor, Ökosysteme anhand von zwei messbaren Merkmalen zu unterscheiden: erstens der Form der Häufigkeitsverteilung – also ob wenige Arten stark dominieren oder ob die Häufigkeiten ausgeglichener sind – und zweitens der Umschlagsrate, also wie schnell sich die Artenzusammensetzung über die Zeit verändert. Zusammen kann das helfen, Biodiversitätsdaten besser einzuordnen: Man erkennt eher, ob ein beobachtetes Muster zu allgemeinen Grundmechanismen passt oder ob spezielle Eigenschaften eines Systems eine große Rolle spielen. Gerade im schnellen Umweltwandel ist das wichtig, um Zeitreihen sinnvoll zu interpretieren und verschiedene Systeme überhaupt vergleichbar zu machen.

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

Originalpublikation:

Mallmin, E.; Traulsen, A.; De Monte, S. (2026): Fluctuating growth rates link turnover and unevenness in species-rich communities. Ecology Letters 29(2): e70333. DOI: 10.1111/ele.70333, https://doi.org/10.1111/ele.70333

Honigbienen navigieren präziser als bislang angenommen

Wed, 18 Feb 2026 13:08:05 +0100

Ein Team der Universität Freiburg um den Neuro- und Verhaltensbiologen Prof. Dr. Andrew Straw untersuchte das Flugverhalten von Honigbienen. Mit einer Drohne verfolgten die Forschenden Honigbienen auf ihrem Flug zwischen Bienenstock und einer rund 120 Meter entfernten Futterquelle in einer landwirtschaftlich genutzten Umgebung. Um die Bienen auf ihrer jeweiligen Route gezielt beobachten zu können, verwendeten die Wissenschaftler*innen das von der Arbeitsgruppe um Straw entwickelte „Fast Lock-On (FLO) Tracking“. Dabei wird ein kleiner, stark reflektierender Marker am Insekt befestigt. Ein Bildsensor richtet sich darauf aus und beleuchtet ihn mit Infrarotlicht. So kann eine einfache Bildauswertung die Biene innerhalb weniger Millisekunden zuverlässig finden und im Blick behalten. Die Ergebnisse zeigen, dass jede Honigbiene auf ihre ganz eigene Weise navigiert und diese individuellen Routen sowohl auf dem Hin- als auch auf dem Rückflug mit höchster Präzision beibehält. Dabei nutzen die Tiere markante Punkte in der Landschaft als Orientierungshilfe.

„Unser Trackingsystem macht es erstmals möglich, hochaufgelöste 3D-Flugbahnen von Honigbienen in natürlichen Landschaften aufzuzeichnen“, erklärt Straw. „Unsere Aufnahmen lassen erkennen, dass jede Biene ihre eigene bevorzugte Route hat und diese sehr genau abfliegt. Man könnte fast sagen, jede Biene besitzt ihre eigene Persönlichkeit.“

Bienen orientieren sich an ihrer Umwelt

Die analysierten 255 Flugrouten führten durch eine Landschaft am Kaiserstuhl, mit Hecken, einem Maisfeld und einem Baum, der den direkten Weg zwischen Bienenstock und Futterquelle blockierte. „Wir konnten eine sehr hohe Präzision der Flugbahnen innerhalb der gewählten Wege ermitteln. Einzelne Bienen haben ihre individuellen Flugwege bei mehreren Flügen genau wiederholt. Oft fliegen sie nur wenige Zentimeter von ihren vorherigen Routen entfernt vorbei“, betont Straw.

Die geringste Abweichung der Flüge identifizierte das Team in der Nähe markanter Landschaftsmerkmale wie dem Baum. Die größte Variabilität wurde dagegen über dem Maisfeld gemessen, einem Bereich mit einer sehr gleichförmigen visuellen Struktur. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass visuelle Orientierungspunkte die Navigation der Bienen unterstützen und die Präzision ihrer Flugbahnen erhöhen“, erklärt Straw. Unsicherheiten der Bienen steigen dagegen in visuell monotonen Umgebungen.

Mehr Präzision als im Schwänzeltanz

Die Studie liefert zudem neue Hinweise zur Interpretation des Schwänzeltanzes, mit dem Honigbienen ihren Artgenossinnen Futterquellen anzeigen. „Bisher war bekannt, dass die Richtungsangaben im Schwänzeltanz nicht ganz präzise sind“, erläutert Straw. Für Futterquellen in etwa 100 Metern Entfernung können die Richtungsangaben des Schwänzeltanzes um rund 30 Grad abweichen. „Mit unserer Forschung konnten wir nachweisen, dass einzelne Bienen zu ihnen bekannten Zielen deutlich genauer navigieren. Selbst dort, wo ihre Flugbahnen am stärksten variieren, weichen sie im Mittel nur um wenige Grad von ihrer individuellen Route ab. Unsere Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung, dass die Ungenauigkeit des Schwänzeltanzes nicht auf begrenzte Navigationsfähigkeiten der Bienen zurückzuführen ist. Vielmehr sind einzelne Tiere räumlich erheblich genauer orientiert, als es ihre Tanzkommunikation vermuten lässt“, so Straw.

Universität Freiburg

Originalpublikation:

Stentiford, Rachel, Harrap, Michael J. M., Titov, Victor V., Lochner, Stephan, Straw, Andrew D. (2026): Precise, individualized foraging flights in honey bees revealed by multicopter drone-based tracking. Current Biology. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.01.045

Energieproblem in der Immunabwehr: Mitochondrien als neuer Schlüsselfaktor bei Morbus Crohn identifiziert

Tue, 17 Feb 2026 12:25:13 +0100

Morbus Crohn zählt neben Kolitis ulcerosa zu den chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen, die in wiederkehrenden Krankheitsschüben auftreten. Ältere Studiendaten wiesen darauf hin, dass auch in klinischer Remission die Darmbarriere eine veränderte Antikörper-vermittelte Immunantwort aufweist, wodurch das Risiko einer immer wiederkehrenden Entzündung erhöht scheint. Die zugrundeliegenden Ursachen für diesen persistierenden Immundefekt in der Darmschleimhaut waren bislang mechanistisch nicht vollständig geklärt.

Unreife Immunzellen trotz aktiver Entzündungsabwehr

Ein interdisziplinäres Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Stefanie Derer-Petersen am Institut für Ernährungsmedizin der Universität zu Lübeck analysierte Gewebeproben der Dickdarmschleimhaut von Patient*innen mithilfe räumlicher Einzelzell-Proteomik, Transkriptomik und Metabolomik. Die Ergebnisse zeigen: Zwar sind im Darmgewebe vermehrt B-Zellen vorhanden, diese differenzieren jedoch nicht vollständig zu funktionell reifen Plasmazellen aus. Gerade diese reifen Plasmazellen sind notwendig, um schützendes sekretorisches Immunglobulin A zu produzieren. Bei den untersuchten Patient*innen war die Menge dieses besonders gegen bakterielle Infektionen schützenden Antikörpers im Darmgewebe und im Stuhl signifikant reduziert.
„Unsere Daten zeigen, dass die betroffenen B-Zellen in einem unreifen Stadium verharren und ihre Differenzierung nicht abschließen können“, erläutert Erstautorin Annika Raschdorf. „Damit fehlt ein entscheidender Bestandteil der Darmbarriere, obwohl das Immunsystem im Gewebe grundsätzlich aktiv ist.“

Mitochondriale Dysfunktion als therapeutischer Ansatzpunkt

Ein zentraler Befund der Arbeit ist der Zusammenhang zwischen der gestörten Plasmazellreifung und einer eingeschränkten Funktion der sogenannten „Kraftwerke“, den Mitochondrien, der Zellen. Die betroffenen Immunzellen können nicht ausreichend auf die mitochondriale Energieproduktion zurückgreifen, die für die Herstellung großer Mengen an sekretorischen IgA-Antikörpern notwendig ist. „Unsere Daten legen nahe, dass mitochondriale Stoffwechselwege eine zentrale Rolle bei der Regulation protektiver Antikörperantworten spielen“, so Prof. Dr. Stefanie Derer-Petersen. „Damit rückt der fehlgeleitete Stoffwechsel der Zellen als potenzielle therapeutische Zielstruktur bei Morbus Crohn in den Fokus.“

Diese Erkenntnisse zahlen direkt auf einen etablierten Forschungsschwerpunkt der Universität zu Lübeck ein, der sich mit Antikörperantworten, B-Zell-Biologie und entzündlichen Erkrankungen befasst. In diesem Kontext steht auch das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte, neu etablierte Graduiertenkolleg GRK 3095 „Protektive und pathogene Antikörperantworten an Barriereorganen“, das von Prof. Rudolph Manz als Sprecher und Prof. Derer-Petersen als Ko-Sprecherin geleitet wird und im April dieses Jahres startet. Die nun veröffentlichten Ergebnisse liefern eine wichtige wissenschaftliche Grundlage für die dort untersuchten Fragestellungen.

Universität Lübeck

Originalpublikation:

Raschdorf, A., de Almeida, L.N., Solbach, P. et al. Colonic spatial single-cell proteomics and murine models link mitochondrial dysfunction to dimeric IgA-secreting plasma cell deficiency in Crohn’s disease. Nat Commun 17, 1590 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69069-w

Erstmals sichtbar gemacht: DNA-Transport zwischen Zellen

Tue, 17 Feb 2026 12:18:37 +0100

Nun konnten Forschende des Universitätsklinikums Essen, der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen (Arbeitsgruppe von PD Dr. Basant Kumar Thakur) und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz (Arbeitsgruppe von Dr. Xiaomin Liu) erstmals sichtbar machen, wie DNA von kleinen extrazellulären Vesikeln zwischen menschlichen Zellen transportiert wird. Die neu entwickelte Bildgebung bietet eine wichtige Grundlage, um die Rolle vesikulärer DNA in Gesundheit und Krankheit weiter zu erforschen.Die kürzlich im "Journal of Translational Medicine" vorgestellten Aufnahmen zeigen, dass die Vesikel-assoziierte DNA in winzigen Clustern organisiert ist und nur selten mit klassischen Vesikel-Markern zusammen auftritt.

Die Technik hinter den Bildern
Mithilfe einer weiterentwickelten Form der Super-Resolution-Mikroskopie, der sogenannten Single Molecule Localization Microscopy (SMLM), gelang es dem Team erstmals, nanoskalige Bilder von Vesikel?assoziierter DNA (EV-DNA) unter physiologischen Bedingungen aufzunehmen. Durch den Einsatz von BODIPY, einem äußerst stabilen, grün blinkenden Fluorophor, in Kombination mit einer Nanobody-basierten Markierung des Vesikelmarkers CD63, konnten die Forschenden EV?DNA so präzise abbilden wie noch nie zuvor.

EV-DNA tritt anders auf als erwartet
Die Studie zeigte, dass EV-DNA winzige Cluster bildet – viele davon kleiner als 50 nm – und nur selten mit klassischen CD63-Vesikeln co-lokalisiert. Dies deutet darauf hin, dass DNA über unterschiedliche EV-Subtypen transportiert wird. Zudem entdeckte das Team, dass nur ein geringer Anteil der EV-DNA in unmittelbarer Nähe des Immunsensors cGAS lokalisiert ist, was auf eine selektive oder vorübergehende Aktivierung angeborener Immunwege hindeutet. Beides wollen die Forschenden zukünftig weiter untersuchen.

„Diese innovative Bildgebungsstrategie eröffnet neue Möglichkeiten, um besser zu verstehen, wie EV-DNA zur Immunaktivierung, zur Krebsprogression und zur interzellulären Kommunikation beiträgt, und schafft die Grundlage für zukünftige Live-Cell und mehrfarbige nanoskalige Untersuchungen“, sagt PD Dr. Thakur, leitender Autor dieser Arbeit.

Universitätsklinikum Essen

Originalpublikation:

Zhu, X., Chetty, V.K., Ghanam, J. et al. Single-molecule localization microscopy imaging of extracellular vesicle DNA in recipient cells. J Transl Med 24, 130 (2026). doi.org/10.1186/s12967-025-07563-3

Wie Waldumbau Mistkäfern schaden kann

Tue, 17 Feb 2026 11:05:28 +0100

In einem der größten forstwirtschaftlichen Experimente Deutschlands hat ein Forschungsteam der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) nun untersucht, wie sich diese Strategie auf Mistkäfer auswirkt. Sie verglichen konventionell bewirtschaftete, dichte Wälder mit experimentellen Wäldern, in denen gezielt die Strukturvielfalt erhöht wurde.

Untersucht wurden insgesamt 234 Flächen in elf Waldgebieten in ganz Deutschland. Zu den Gebieten zählten unter anderem der Nationalpark Bayerischer Wald, der Universitätsforst der JMU und Wälder um Lübeck. Das Ergebnis widerspricht klar der allgemeinen Erwartung: „Die Vielfalt der Mistkäfer nahm in den strukturreicheren Wäldern nicht zu. In den neu geschaffenen Lichtungen ging sie sogar signifikant zurück“, so Johanna Asch, Doktorandin am JMU-Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie und Erstautorin der Studie. Dieses unerwartete Resultat zeigt, dass diese Käfer von der Strukturvielfalt nicht profitieren. Der Schlüssel zu ihrem Überleben liegt vielmehr im Mikroklima des Waldes.

Gut gemeint ist nicht immer gut gemacht: Warum Lichtungen Mistkäfern schaden

Mistkäfer sind weit mehr als nur unscheinbare Insekten. Sie fungieren als unbezahlte, fleißige Arbeitskräfte des Ökosystems Wald: Als „Gesundheitspolizei“ beseitigen sie den Kot von Wildtieren und hemmen damit die Ausbreitung von Parasiten. Als „Nährstoff-Recycler“ arbeiten sie den Dung in den Boden ein und machen Nährstoffe wieder für Pflanzen verfügbar.

Der Hauptakteur in den untersuchten Wäldern ist der Waldmistkäfer Anoplotrupes stercorosus. Er macht in allen Regionen den größten Anteil der Biomasse aus, oft über 90 Prozent, und ist damit der wichtigste Dienstleister für die Kotbeseitigung. Die Studie zeigt, dass genau diese Schlüsselart, ein an kühle und feuchte Bedingungen angepasster großer Tunnelgräber, besonders leidet.

Der entscheidende Faktor ist das Klima. Geschlossene, dichte Wälder wirken wie ein Puffer gegen Temperaturextreme. Die Lichtungen heben diesen Schutzeffekt auf und führen zu höheren Temperaturen und stärkerer Austrocknung am Boden. Für den Waldmistkäfer, der als großes Insekt anfälliger für Wasserverlust ist, kann so eine doppelte Bedrohung entstehen: Die allgemeine Klimaerwärmung und die lokal erhöhten Temperaturen in den Lichtungen schaffen lebensfeindliche Bedingungen.
Die Folge: Mit steigender Temperatur nehmen sowohl seine Population als auch die Effizienz der Kotbeseitigung ab. Die immense Bedeutung der Insekten belegen die Forschenden mit Zahlen. Wurden die Käfer in kühleren Regionen vom Dung ferngehalten, verringerte sich dessen Abbau um 77 bis 91 Prozent.

Klimawandel bedroht die Müllabfuhr des Waldes

Die Forschungsergebnisse sind im Kontext des Klimawandels von hoher strategischer Bedeutung. Sie zeigen, dass Maßnahmen zur Förderung der Biodiversität differenziert betrachtet werden müssen, da nicht alle Artengruppen gleichermaßen profitieren. Für die Mistkäfer ist dabei nicht ein Mangel an Nahrung das Problem; die Studie ergab, dass nicht die Kotverfügbarkeit, sondern das Klima ihre Populationen begrenzt.

Für die Praxis leitet sich daraus eine klare Handlungsempfehlung ab: „Auch wenn das Ziel einer höheren Strukturvielfalt richtig bleibt, ist es unerlässlich, gleichzeitig ausreichend große, geschlossene und damit kühlere Waldbestände zu erhalten“, betont Asch. Nur so können die für das Ökosystem zentralen Mistkäfergemeinschaften und ihre Leistungen geschützt werden.

Mit fortschreitendem Klimawandel und steigenden Temperaturen könnte sich der Waldmistkäfer in kältere Gebiete zurückziehen. So entsteht eine funktionale Lücke. Zukünftige Forschung muss nun beobachten, ob wärmeliebende Arten aus den Mittelmeerregionen einwandern und diese Lücke füllen können.
Letztlich unterstreicht die Studie, dass der Schutz von Ökosystemen ein tiefes Verständnis für die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Arten erfordert. Ein universeller Ansatz reicht nicht aus, um die komplexen Zusammenhänge in der Natur zu erhalten.

Universität Würzburg

Originalpublikation:

Asch, J., Scherer-Lorenzen, M., Pierick, K., Wild, C., Rothacher, J., Müller, J., Decker, O., Cesarz, S., Daume, N., Buse, J., & Peters, M. K. (2026). Dung beetles do not profit from enhanced spatial heterogeneity in temperate production forests: A forest manipulation experiment. Journal of Applied Ecology, 63, e70288. https://doi.org/10.1111/1365-2664.70288

Amazonas-Regenwald wurde zur Kohlenstoffquelle durch die extreme Dürre in 2023

Tue, 17 Feb 2026 11:01:41 +0100

Der Amazonas-Regenwald ist für die Ökosysteme der Erde von entscheidender Bedeutung, da er in seiner Vegetation erhebliche Mengen an Kohlenstoff speichert. Im Jahr 2023 kam es in der Region zu außergewöhnlich hohen Temperaturen, die 1,5 °C über dem Durchschnitt der Jahre 1991–2020 lagen. Begleitet wurden diese Temperaturen von einer ungewöhnlich trockenen Atmosphäre in den Monaten von September bis November. Verantwortlich hierfür waren wärmere Wassertemperaturen im Atlantik und Pazifik, wodurch weniger Feuchtigkeit vom Atlantik nach Südamerika gelangte und in der zweiten Jahreshälfte eine starke Dürre folgte. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Santiago Botia vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie untersuchte, wie sich diese extremen Bedingungen auf die Fähigkeit des Amazonas-Regenwaldes auswirkten, Kohlenstoff aufzunehmen und zu speichern.

Um den Kohlenstoffkreislauf des Regenwaldes zu analysieren, kombinierten die Forscherinnen und Forscher mehrere sich ergänzende Datenströme: verschiedene CO₂-Messverfahren am lokalen Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), Satelliten- Fernerkundungsdaten zu Status und Aktivität der Vegetation sowie Computersimulationen mit Vegetationsmodellen. „Wir haben berechnet, dass der Amazonas im Jahr 2023 zu einer Quelle von Kohlenstoffemissionen wurde. Er hat zwischen 10 und 170 Millionen Tonnen Kohlenstoff freigesetzt, statt ihn zu absorbieren“, sagt der Gruppenleiter Dr. Botia.

Heiße und trockene Bedingungen führen oft zu vermehrten Waldbränden, wodurch wiederum Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt wird. Basierend auf der Analyse von Feuerinventuren, die aus Fernerkundungsdaten abgeleitet wurden, lag das Auftreten von Waldbränden jedoch im normalen Bereich der letzten zwei Jahrzehnte (2003–2023). „Wir führen die anomale Freisetzung des Kohlenstoffs im Jahr 2023 daher hauptsächlich auf seine schwächere Aufnahme durch die Vegetation zurück, und nicht auf erhöhte Verluste durch Waldbrände“, sagt Professor Susan Trumbore, ATTO-Projektleiterin auf deutscher Seite.

Wichtig ist, dass die Vegetation von Januar bis April mehr Kohlenstoff als üblich aufnahm, was den gesamten Kohlenstoffverlust bis zum Jahresende abschwächte. Die Forschenden fanden einen Wechsel von der Kohlenstoff-Senke zur -Quelle ab Mai, mit einem Höhepunkt im Oktober, verursacht durch die hohen Temperaturen und die niedrige Luftfeuchtigkeit. Zu diesem Zeitpunkt begann der Regenwald also, mehr Kohlenstoff freizusetzen als aufzunehmen. Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass die verringerte Kohlenstoffaufnahme des Amazonas 30 Prozent der Netto-Kohlenstoffquelle aller tropischen Gebiete im Jahr 2023 ausmachte.

Die Station des Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) befindet sich nördlich von Manaus an einem natürlich erhaltenen Standort im brasilianischen Amazonasbecken. Als eine der wenigen Messstationen in der Region, die In-situ-Daten zum Kohlenstoffkreislauf liefert, dient sie als wichtiger Maßstab für großskalige Satelitten-Daten. „Durch die vielfältigen Messungen an ATTO können wir wesentlich besser verstehen, wie Regenwälder und angrenzende Regionen auf Klimaextreme reagieren“, sagt Botia, „sie vermitteln uns eine Vorstellung davon, wie der Regenwald auf die anhaltende Erwärmung in der Zukunft reagieren könnte.“ Die Messungen und Auswertungen der Folgejahr nach 2023 werden daher mit Spannung erwartet.

Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Originalpublikation:

Botía, S., Dias-Júnior, C. Q., Komiya, S., van der Woude, A. M., Terristi, M., de Kok, R. J., et al. (2026). Reduced vegetation uptake during the extreme 2023 drought turns the Amazon into a weak carbon source. AGU Advances, 7, e2025AV001658. https://doi.org/10.1029/2025AV001658

Molekulare Strickliesel für Bakterienkapsel in 3D

Tue, 17 Feb 2026 10:57:39 +0100

Ihre Untersuchungen zeigen darüber hinaus, wie der Kanal gebildet wird und welche molekularen Mitspieler am aktiven Transport der Zuckermoleküle durch den Kanal hindurch beteiligt sind. Die Forschenden hoffen, dass ihre Studie dabei helfen wird, Zielstrukturen für mögliche Wirkstoffe zu identifizieren, mit denen künftig die Ausbildung der Bakterienkapsel gehemmt oder gänzlich unterbunden werden könnte. Dann wären auch solche bakteriellen Erreger durch das Immunsystem angreifbar. Die Studie ist gemeinsam mit Forschenden des Centre for Structural Systems Biology (CSSB) in Hamburg entstanden und jetzt im Fachmagazin Nature Communications erschienen.

„Viele Bakterien sind nicht nackt, sondern ziemlich gut eingepackt – mit einer Schutzhülle aus einem dichten Netzwerk aus Zuckermolekülen, die sie vor äußeren Umwelteinflüssen wie etwa Austrocknung schützt“, sagt Prof. Dirk Heinz, Leiter der Abteilung „Molekulare Strukturbiologie“ am HZI. „Für bakterielle Krankheitserreger hat diese Kapsel noch einen weiteren Vorteil: Sie funktioniert wie eine Tarnkappe. Denn die hochvariabel miteinander verketteten Zuckermoleküle der Bakterienkapsel erschweren die Erkennung durch unsere Immunzellen.“

Vor dem Hintergrund zunehmender Antibiotikaresistenzen wird auch am HZI mit Hochdruck an neuen Wirkstoffen gegen bakterielle Krankheitserreger geforscht. Was, wenn man mehr darüber wüsste, wie und wo die Zucker-Tarnkappe von Bakterien genau gestrickt wird? „Das wäre ein idealer Ansatzpunkt, um Wirkstoffe zu entwickeln, die die Ausbildung der Bakterienkapsel verhindern oder zumindest eindämmen könnten. Dann kämen die darunterliegenden Strukturen des Bakteriums zum Vorschein, an denen unsere Immunzellen besser angreifen können“, erklärt Dr. Biao Yuan, Wissenschaftler in der HZI-Forschungsgruppe von Dirk Heinz und Erstautor der Studie.

Bekannt ist, dass ein Proteinkomplex namens Wza-Wzc für die Herstellung der Kapsel bei sogenannten gramnegativen Bakterien, zu denen viele Krankheitserreger gehören, maßgeblich beteiligt ist. Doch wie genau dieser Komplex aussieht, und wie die Zuckermoleküle vom Zellinneren des Bakteriums nach außen gelangen, war bislang noch ungeklärt. Jetzt konnten die HZI-Strukturbiologen mit ihrer Studie hier Licht ins Dunkel bringen.

Für ihre Forschungsarbeiten nutzten die Wissenschaftler:innen die sogenannte Kryoelektronenmikroskopie. Damit können reale Bilder der dreidimensionalen Struktur von Proteinen bei hoher räumlicher Auflösung erstellt werden. Ihre Untersuchungen führten sie am Bakterium Escherichia coli K-12 durch, einem nicht-pathogenen Laborstamm des Darmbakteriums E. coli, das zu den gramnegativen Bakterien gehört. Gramnegative Bakterien besitzen eine Zellmembran, die das Zellinnere umgibt, und zusätzlich eine weitere darüberliegende äußere Membran. Ganz außen befindet sich die schützende Bakterienkapsel aus Zuckermolekülen, die eng mit der äußeren Membran verbunden ist. Die Zuckermoleküle, die im Zellinneren gebildet werden, müssen also irgendwie Zellmembran und äußere Membran überwinden, um nach außen zu gelangen.

„Wir fanden heraus, dass das Protein Wzc, das als ringförmiges Oktamer innerhalb der Zellmembran positioniert ist, ausgelöst durch einen biochemischen Prozess eine Art Suchbewegung ausführt. Es streckt einen molekularen Arm aus und tritt auf diese Weise mit dem ebenfalls aus acht Einheiten bestehenden Protein Wza, das sich innerhalb der darüberliegenden äußeren Membran befindet, in Kontakt“, beschreibt Biao Yuan. „Sie bilden daraufhin einen durchgängigen Transportkanal, über den die Zuckermoleküle mit Hilfe eines weiteren Proteins, der Wzy Polymerase, vom Zellinneren des Bakteriums nach außen gelangen, wo sie die Kapsel ausbilden.“ Die Zuckertarnkappe der Bakterien wird also mithilfe des Wza-Wzc-Wzy-Transportsystems gestrickt, das wie eine Art molekulare Strickliesel funktioniert. Im Inneren werden die Zuckermoleküle miteinander verstrickt und kommen auf der anderen Seite wieder heraus und werden dann Teil der Tarnkappe.

„Mit unserer Studie konnten erstmals reale 3D-Bilder des Wza-Wzc-Transportkanals erzeugt werden. Wir konnten seine zuvor postulierte Existenz damit also eindeutig nachweisen“, sagt Dirk Heinz. „Darüber hinaus haben wir molekulare Bausteine identifiziert, die für seine Entstehung und Funktion essenziell sind.“ Weiterhin fanden die Forschenden erste Hinweise darauf, welche molekularen Mitspieler daran beteiligt sind, die Zuckermoleküle aktiv durch den Kanal zu befördern. In weiterführenden Studien will das Forschungsteam den Wza-Wzc-Transportkanal und seine molekularen Funktionspartner weiter untersuchen. Ihr Ziel ist es, mögliche Zielstrukturen für Wirkstoffe zu identifizieren, mit denen den Bakterien ihr Strickzeug für ihre schützende Tarnkappe entzogen werden kann.

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Originalpublikation:

Yuan, B., Sieben, C., Raj, P. et al. Molecular insights into the capsular polysaccharide transporter Wza-Wzc complex. Nat Commun 17, 1436 (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69136-2 https://doi.org/10.1038/s41467-026-69136-2

Neue Studienorientierungskampagne von "Wissenschaft verbindet"

Tue, 17 Feb 2026 10:26:00 +0100

Im Zentrum der Kampagne stehen zwei Poster und die Website https://wissenschaft-verbindet.de/studieren.

Die Website bietet Einblicke in mathematisch-naturwissenschaftliche Studiengänge. Neben Informationen zu Aufbau und Inhalten der Fächer stehen vor allem konkrete Einblicke in berufliche Werdegänge von Absolventinnen und Absolventen („Role Models“) im Fokus: Diese berichten aus ihrem Berufsalltag und zeigen, wie vielfältig der Berufseinstieg und die Wege nach dem Studium sein können. Begleitend zur Website werden bundesweit Poster an Schulen versendet, die Aufmerksamkeit erregen und über QR-Codes direkt auf die Kampagnenwebsite verweisen.

Die Kampagne möchte Oberstufenschülerinnen und -schülern Orientierung bieten und ihnen dabei helfen, eigene Interessen einzuordnen und Studienentscheidungen auf einer belastbaren Informationsbasis zu treffen.

(VBIO)

VBIO beteiligt sich an Evaluation der EU-Verordnung zu Access and Benefit Sharing

Mon, 16 Feb 2026 13:00:00 +0100

Neben der Beantwortung der von der EU vorgegebenen Fragen geht die Stellungnahme auf weitere Beobachtungen ein und betont, dass der Zugang zu genetischen Ressourcen für die Biodiversitätsforschung essenziell ist. Es bestehen aber derzeit erhebliche rechtliche Unsicherheiten bezüglich der Nutzung und der Verantwortlichkeiten der Nutzer.

Als Vereinfachung gedachte Instrumente wie „Registrierte Sammlungen“ und „Best Practices“ sind nur in Einzelfällen implementiert worden. Sie konnten daher nicht die erhoffte flächendeckende Entlastung für die akademische Forschung bringen. Eine große Herausforderung sind auch deutlich abweichende Compliance-Prüfungen in den EU-Mitgliedstaaten. Dies betrifft unter anderem unterschiedliche Interpretationen, was als „angemessene Bemühungen“ zur Einholung von Zugangsinformationen akzeptabel ist (Art. 4 der EU-VO) oder uneinheitliche Dokumentationsanforderungen in den einzelnen EU-Mitgliedstaaten. Rechtliche Unsicherheiten und hohe, aber ungleichen Kosten für wissenschaftliche Einrichtungen in unterschiedlichen EU-Ländern sind die Folge.

Vor diesem Hintergrund bedarf es einer Überarbeitung der EU-ABS-Verordnung, um rechtliche Unsicherheiten zu reduzieren und die Forschung zu erleichtern. Davon könnten insbesondere groß angelegte Biodiversitätsforschungsprojekte und internationale Kooperationen profitieren. Berücksichtig werden müssen dabei auch potentielle Inkonsistenzen mit anderen völkerrechtlichen Regelungen, wie etwa jenen zu marinen genetischen Ressourcen im Rahmen des UN-Hochseeschutzabkommens (BBNJ-Abkommen).

Das Sondierungsverfahren ist nur ein erster Schritt im Rahmen der Evaluation der EU-ABS-Verordnung (EU) Nr. 511/2014, die der VBIO im Rahmen der Allianz der universitären und außeruniversitären Biodiversitätsforschung in Deutschland weiter begleiten wird.

(VBIO)

Den Volltext der Stellungnahme finden Sie hier

Fotos aus sozialen Medien könnten Lücken in Biodiversitätsdaten schließen

Mon, 16 Feb 2026 12:34:29 +0100

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung – UFZ sowie der Monash University erfassten auf den Online-Plattformen Flickr und Facebook veröffentlichte Fotos eines südasiatischen Edelfalters (Acraea terpsicore) und kombinierten diese mit Daten der Global Biodiversity Information Facility (GBIF). Auf diese Weise konnten sie die Zahl der dokumentierten Artbeobachtungen um 35 % erhöhen.

Der kombinierte Datensatz verbesserte sogenannte Artenverbreitungsmodelle und zeigte, dass die Art auch in Gebieten vorkommt, die bislang übersehen wurden. Solche Modelle werden genutzt, um abzuschätzen, wo Arten leben können und wie sich ihre Verbreitung im Laufe der Zeit verändert.

Die verbesserten Modelle verdeutlichen, dass Daten aus sozialen Medien die Verbreitung von Arten schneller und räumlich umfassender abbilden können – insbesondere in bisher wenig erforschten Regionen. Darüber hinaus zeigten sie, dass reine GBIF-Datensätze in Regionen mit niedrigeren Höchsttemperaturen, geringeren Niederschlägen und höheren Lagen nur spärlich vorhanden sind, obwohl gerade diese Bedingungen unter den Auswirkungen des Klimawandels für das Überleben vieler Arten besonders bedeutsam sind.

„Diese zusätzlichen Datensätze sind insbesondere für Länder von großer Bedeutung, die in Biodiversitätsdatenbanken bislang kaum vertreten sind“, erklärt Erstautor und iDiv-Alumnus Dr. Shawan Chowdhury von der Monash University. „Die Ergebnisse zeigen eindrucksvoll, dass die Naturschutzwissenschaft die Beobachtungen einzelner Menschen nicht ignorieren darf. Soziale Medien sind nicht nur Lärm, sondern liefern Daten, die unser Verständnis der Artenverteilung revolutionieren können – und oft genau jene Informationen, die wir am dringendsten benötigen.“

Chancen und Grenzen von Biodiversitätsdaten aus sozialen Medien

Der südasiatische Edelfalter ist für die Forschenden besonders interessant, da sich diese Schmetterlingsart weiterhin über ihr ursprüngliches Verbreitungsgebiet in Indien, Bangladesch und Sri Lanka hinaus in andere süd- und südostasiatische Länder ausbreitet. Aufgrund dieser anhaltenden Expansion sowie der hohen Sichtbarkeit und guten Wiedererkennbarkeit der Art eignet sich der Schmetterling besonders gut, um Veränderungen seines Verbreitungsgebiets anhand von Fotos aus sozialen Medien nachzuvollziehen. Kryptische oder taxonomisch schwierige Gruppen wie Motten oder Käfer sind auf öffentlichen Plattformen hingegen deutlich seltener vertreten, so dass soziale Medien für diese Gruppen voraussichtlich nicht annähernd so nützlich sind wie für den asiatischen Edelfalter.

Obwohl die Studie zeigt, dass Fotos aus sozialen Medien zur Verbesserung von Biodiversitätsdaten beitragen können, bleibt eine fachliche Überprüfung unerlässlich. Nicht fachkundige Personen könnten Arten falsch bestimmen oder schwer interpretierbare Fotos veröffentlichen.

Dennoch argumentieren die Autorinnen und Autoren, dass solche Aufnahmen ein zuverlässiges und skalierbares Instrument darstellen, um Veränderungen in den Verbreitungsgebieten von Arten nahezu in Echtzeit zu verfolgen. Die Autorin Prof. Dr. Aletta Bonn vom UFZ, iDiv und der Universität Jena sagt: „Die Studie unterstreicht, wie wichtig die Beobachtungen einzelner Personen sind, um schnell fortschreitende Veränderungen der Biodiversität im Zusammenhang mit dem Klimawandel bewerten zu können.“

Bereits heute tragen zahlreiche Menschen dazu bei, Pflanzen und Tiere mithilfe weit verbreiteter Apps wie iNaturalist oder der deutschen App Flora Incognita zu dokumentieren. Viele dieser Beobachtungen fließen anschließend in globale Datenbanken wie GBIF ein. Doch wie die Studie zeigt, sind nach wie vor nicht alle Regionen ausreichend abgedeckt. Durch gemeinschaftlich gesammelte Daten – einschließlich solcher, die in sozialen Medien geteilt werden – kann ein vollständigeres und aktuelleres Bild der Veränderungen in der Biodiversität im Zuge der globalen Erwärmung entstehen.

Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig (iDiv)

Originalpublikation:

Chowdhury, S., Hawladar, N., Roy, R. C., Capinha, C., Cassey, P., Correia, R. A., Deme, G. G., Di Marco, M., Di Minin, E., Jarić, I., Ladle, R. J., Lenoir, J., Momeny, M., Rinne, J. J., Roll, U., Bonn, A. (2026). Harnessing social media data to track a species range shift: A case study using the tawny coster butterfly. Conservation Biology. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2025.111668