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Synthetische Zellen: Zwei Nanoporen arbeiten zusammen, um molekularen Transport zu steuern

Thu, 21 May 2026 15:55:37 +0200

Das Forschungsteam bezeichnet die künstliche, programmierbare Plattform als „zweihalsigen synthetischen Zell-Mikroreaktor“. „Wir koppeln zwei DNA-basierte Nanoporen über Membrandynamik funktionell miteinander. Die Aktivierung einer Nanopore kann dabei die Entstehung eines zweiten Porentyps auslösen. Dadurch lassen sich Molekültransport und biochemische Reaktionen innerhalb des künstlichen Kompartiments steuern“, sagt Professorin Laura Na Liu, Leiterin des 2. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart.

Natürliche Prinzipien kollektiver Organisation auf synthetische Systeme übertragen
Biologische Komplexität entsteht aus dem Zusammenspiel vieler gekoppelter Komponenten und nicht aus isolierten Funktionen. In lebender Materie entstehen kollektive Eigenschaften durch kontinuierliche Kommunikation, Rückkopplung und dynamische Regulation über unterschiedliche räumliche und zeitliche Skalen hinweg.

„Der zweihalsige synthetische Zell-Mikroreaktor zeigt, wie sich Prinzipien kollektiver Organisation schrittweise auf synthetische Systeme übertragen lassen“, sagt Professor Thomas Speck, Leiter des Instituts für Theoretische Physik IV an der Universität Stuttgart.
Plattform eröffnet Möglichkeiten für neue Biotechnologien
Durch die Kopplung von Membrandynamik, Molekültransport und programmierbaren DNA-Nanostrukturen in einem interagierenden Netzwerk führen die Stuttgarter Forschenden eine Bottom-up-Strategie ein, bei der aus einzelnen molekularen Bausteinen synthetische Module mit koordiniertem kollektivem Verhalten aufgebaut werden.
Die Plattform fungiert zugleich als kontrollierbarer Reaktionsraum im Mikromaßstab für chemische Reaktionen. Die dynamische Regulation der Membrandurchlässigkeit ermöglicht es, unterschiedliche molekulare Bausteine und Reaktionspartner in kontrollierter Reihenfolge in räumlich begrenzte Reaktionsräume einzubringen. Auf dieser Grundlage orchestrierten die Forschenden biochemische Prozesse von Enzymkaskadenreaktionen und RNA-Transkription bis hin zur kontrollierten Synthese dreidimensionaler DNA-Kristalle und Aktinpolymerisation und -bündelung zur Nachahmung der Zytoskelettorganisation.
„Dynamisch regulierte Reaktionsumgebungen dieser Art könnten neue Möglichkeiten für programmierbare biochemische Syntheseverfahren und künstliche Einheiten eröffnen, die komplexe mehrstufige Prozesse autonom organisieren“, sagt Prof. Stephan Nussberger, der den Bereich Biophysik am Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme der Universität Stuttgart leitet.

DNA-Nanotechnologie als Grundlage
Die Arbeit basiert auf DNA-Nanotechnologie – einem Forschungsgebiet, das DNA nicht nur als Träger genetischer Information nutzt, sondern auch als programmierbares Baumaterial für nanoskalige Architekturen und funktionale Bauelemente. Die Forschungsgruppe von Laura Na Liu hat in den vergangenen Jahren mehrere Ansätze zur Entwicklung dynamischer DNA-basierter Architekturen auf Zellmembranen etabliert.
„Die nächste große Herausforderung besteht nicht mehr allein darin, synthetische Strukturen zu konstruieren, sondern zu programmieren, wie synthetische Komponenten miteinander interagieren, kommunizieren und gemeinsam Funktionalität organisieren“, sagt Laura Na Liu. „Der zweihalsige synthetische Zell-Mikroreaktor ist ein Schritt auf diesem Weg.“

(Universität Stuttgart)

Originalpublikation:
A synthetic cell microreactor with two types of interacting dynamic DNA-based pores. Sisi Fan, Longjiang Ding, Benjamin Renz, Allen P. Liu, Thomas Speck, Hao Yan, Stephan Nussberger & Laura Na Liu. Nature Chemistry (2026).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-026-02124-7

Wenn die Energie schwindet: Die verborgene Chemie alternder Mitochondrien

Thu, 21 May 2026 13:42:29 +0200

Warum altern Zellen – und warum verlieren wir mit zunehmendem Alter Energie und Belastbarkeit? Diese Frage ist eine der zentralen Herausforderungen der modernen Biomedizin. Dabei stehen die Mitochondrien besonders im Fokus – winzige Zellorganellen, die bereits lange als „Kraftwerke der Zelle“ bekannt sind, heute jedoch, als dynamische Kontrollzentren verstanden werden, die nicht nur Energie produzieren, sondern auch die zelluläre Kommunikation, Anpassung und viele lebenswichtige Prozesse koordinieren. Sie versorgen den Körper mit Energie, die er für Bewegung, Wachstum und Reparaturprozesse benötigt. Doch mit zunehmendem Alter verlieren diese Kraftwerke an Leistungsfähigkeit. Dass ihre Funktion im Alter nachlässt, weiß man. Doch bislang waren die Mechanismen, die diesen allmählichen Rückgang antreiben, weitgehend ungeklärt.

Fokus auf Membranlipide
Lange Zeit ging die Forschung davon aus, dass vor allem genetische Schäden innerhalb der Mitochondrien selbst dafür verantwortlich sind. Eine jetzt in „Nature Communications“ veröffentlichte Studie eines internationalen Forschungsteams unter der Leitung von Dr. Maria Ermolaeva vom Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena liefert nun eine überraschende Antwort auf diese Frage: Ein entscheidender Faktor scheint das Ungleichgewicht in der Struktur des mitochondrialen Netzwerks zu sein, das durch das Fehlen eines wichtigen Lipids in der Membranzusammensetzung verursacht wird.
Im Zentrum steht dabei Phosphatidylcholin – ein wichtiges Lipid, das ein Hauptbestandteil biologischer Membranen ist. Es sorgt dafür, dass Membranen flexibel bleiben und sich dynamisch neu organisieren können. Genau diese Eigenschaft ist entscheidend für die sogenannte „mitochondriale Fusion“ – einen Prozess, bei dem einzelne Mitochondrien zu Netzwerken verschmelzen. Diese Netzwerke sind notwendig, damit Zellen wichtige Moleküle – wie z.B. zelluläre Energieäquivalente, Stoffwechselprodukte, DNA und Signalmoleküle – verteilen und deren Austausch erleichtern können, wodurch Ungleichgewichte verhindert und beschädigte Komponenten ersetzt werden.
Die Studie zeigt, dass die körpereigene Produktion von Phosphatidylcholin mit zunehmendem Alter abnimmt, was zu einer verstärkten Zersplitterung und Funktionsstörung der Mitochondrienmembranen führt.
Wenn Gene, die an der Phosphatidylcholin-Synthese beteiligt sind, bei jungen Würmern deaktiviert waren, sahen ihre Mitochondrien in den Zellen schnell „gealtert“ aus. Besonders fasziniert waren die Forschenden davon, wie sehr diese Veränderungen den Mitochondrien ähnelten, die typischerweise in chronologisch alten Organismen zu beobachten sind. Noch auffälliger war die Beobachtung, dass sich die Mitochondrien innerhalb von nur zwei Tagen wieder verjüngten, wenn die Würmer mit Phosphatidylcholin oder dessen Vorläufer Cholin gefüttert wurden. „Wir waren selbst überrascht, wie stark dieses Molekül die Struktur, die Vernetzung und die Funktion der Mitochondrien beeinflussen kann“ erklärt Dr. Tetiana Poliezhaieva, Erstautorin der Studie.

„Schmetterlingseffekt“ einer kleinen biochemischen Veränderung
Was zunächst nach einer kleinen biochemischen Veränderung klingt, hat weitreichende Folgen (Schmetterlingseffekt). Normalerweise bilden Mitochondrien innerhalb der Zelle ein dynamisches Netzwerk, das sich ständig an neue Anforderungen anpassen kann. Mit dem Alter wird dieses Netzwerk jedoch immer instabiler. „Man kann sich das gesamte System als ein fein verzweigtes Stromnetz vorstellen, das mit zunehmendem Alter mehr und mehr beschädigt wird: Verbindungen brechen zusammen und der Stromfluss stockt“, erklärt Dr. Maria Ermolaeva, die Hauptautorin der Studie. „Die Energieproduktion läuft zwar weiter, wird aber weniger effizient und nachhaltig und die Energie kann nicht mehr flexibel verteilt werden.“
Infolgedessen verlieren die Zellen allmählich ihre „metabolische Plastizität“, also ihre Fähigkeit, sich schnell und effizient an veränderte Energiebedürfnisse anzupassen. Diese Anpassungsfähigkeit ist jedoch für die Aufrechterhaltung einer gesunden Funktion auf Dauer unerlässlich, nicht nur auf der Ebene einzelner Zellen, sondern in allen Geweben und physiologischen Systemen des gesamten Körpers. Ihr Verlust wird daher zunehmend als ein wesentliches Merkmal des Alterns anerkannt und steht zudem in engem Zusammenhang mit Krankheiten wie Diabetes.

Methodischer Ansatz: Vom Wurm bis zum Menschen
Um die zugrunde liegenden Mechanismen zu entschlüsseln, kombinierte das Forschungsteam mehrere sich ergänzende Modellsysteme, darunter den Fadenwurm Caenorhabditis elegans, menschliche Zellkulturen und umfangreiche klinische Patientendaten. Mit einem longitudinalen, altersübergreifenden Ansatz integrierten sie umfangreiche Datensätze, die Proteom- und Lipidomprofile, genetische Variation, Genexpression und Stoffwechselaktivität beim Menschen abdeckten. Diese vielschichtige Strategie ermöglichte es ihnen, molekulare Veränderungen, die in Modellorganismen beobachtet wurden, mit Mustern des menschlichen Alterns in Verbindung zu bringen. Durch diesen integrativen Ansatz – kombiniert mit experimenteller Validierung und Ganzkörper-Funktionsanalysen bei den Würmern – konnte ein direkter mechanistischer Zusammenhang zwischen allmählichen molekularen Veränderungen und systemischen Alternsprozessen aufgedeckt werden.

Neue Einblicke in den Alternsprozess
Die Studie zeigte, dass neben der Anhäufung genetischer Schäden auch alternsbedingte Veränderungen der Lipidsynthese zur mitochondrialen Dysfunktion beitragen. Dies erweitert das Verständnis der mitochondrialen Alterung, indem die Dynamik der Membranlipide als zusätzlicher Schlüsselfaktor identifiziert wurde.
Besonders interessant war eine longitudinale Vergleichsstudie verschiedener Lebensstadien des Fadenwurms. Die Daten deuten darauf hin, dass das Altern nicht gleichmäßig verläuft, sondern in Phasen mit unterschiedlichen biologischen Wendepunkten. Zunächst verlieren die Zellen ihre Fähigkeit, mit Stress umzugehen, begleitet von einer Beeinträchtigung der Proteinhomöostase – dem System, das die Proteinstabilität aufrechterhält. Darauf folgen metabolische und schließlich epigenetische Veränderungen.
Es wurden auch geschlechtsspezifische Unterschiede im Fettstoffwechsel festgestellt: Der stärkste Rückgang der Phosphatidylcholin-Spiegel wurde in den Metabolomdaten von Frauen im Alter um die Menopause herum festgestellt. „Diese Beobachtung ist besonders bemerkenswert, da sie mit einer Zeit zusammenfällt, in der viele Frauen von einem deutlichen Rückgang ihrer Energie und dem Einsetzen anhaltender Müdigkeit berichten“, fügt Dr. Ermolaeva hinzu.

Die Biologie des Alterns lässt sich beeinflussen
Die vielleicht wichtigste Erkenntnis der Studie liegt jedoch in der Umkehrbarkeit von alternsbedingten Funktionsstörungen: Durch eine gezielte Erhöhung der Phosphatidylcholin-Spiegel – beispielsweise über die Ernährung – stabilisierten sich die Mitochondriennetzwerke in alten Würmern und die Zellen begannen wieder, Energie effizienter zu produzieren. Dies deutet darauf hin, dass zumindest einige Aspekte des Alterns deutlich verlangsamt werden können, was ein längeres gesundes Leben ermöglicht – und dass gezielte Eingriffe in den Stoffwechsel einen Unterschied bewirken könnten.
„Unsere Arbeit zeigt, dass sowohl die mitochondriale Alterung als auch die allgemeine systemische Alterung zumindest teilweise veränderbar sind. Wenn wir die zugrunde liegenden Prozesse verstehen, können wir möglicherweise gezielte Gegenmaßnahmen ergreifen“, fasst Dr. Ermolaeva zusammen. Ob und wie sich diese Erkenntnisse in konkrete Therapien für den Menschen umsetzen lassen, muss in weiteren Studien geklärt werden. Besonders interessant ist in diesem Zusammenhang die Rolle der Ernährung: Bestimmte Nahrungsergänzungsmittel könnten dazu beitragen, die Zellfunktion im Alter zu stabilisieren.
Letztendlich zeigt diese Studie, dass eine Nahrungsergänzung mit Phosphatidylcholin als wirksame Anti-Aging-Maßnahme dienen kann, selbst wenn sie erst im mittleren oder fortgeschrittenen Alter begonnen wird. Insgesamt liefert die Studie einen wichtigen Impuls für die Alternsforschung. Sie verlagert den Fokus von irreversiblen Abbauprozessen hin zu veränderbaren Prozessen und gibt damit Hoffnung, dass gesundes Altern in Zukunft aktiver gestaltet werden kann.

(Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI))

Publikation
Aging-associated decline of phosphatidylcholine synthesis is a malleable trigger of natural mitochondrial aging. Poliezhaieva T, Li Y, Chaudhari PS, Isildak U, Alonso-Pernas P, Valentim IS, Su F, Espada L, Bayar M, Fu L, Koeberle A, Dönertaş HM, Ermolaeva MA. Nat Commun. 2026 Apr 18;17(1):3589. doi: 10.1038/s41467-026-71508-7.
https://www.nature.com/articles/s41467-026-71508-7

Welternährung: Parasitenangriff auf Reis entschlüsselt

Thu, 21 May 2026 13:07:32 +0200

Der Reisbrandpilz kommt weltweit in mehr als 85 Ländern vor. Er befällt nicht nur Reis, sondern auch andere Getreidearten. Ein Befall breitet sich rasant aus: Innerhalb weniger Tage entstehen große abgestorbene Blattflächen, die Pflanze bildet kaum noch Körner. In Asien und Südamerika ist Reisbrand damit so bedrohlich für die Ernährungssicherheit wie Mehltau im Getreide oder die Kartoffelfäule in Europa.

Kamikaze‑Zelltod: Wie der Pilz das Immunsystem der Pflanze austrickst
Das KIT‑Team untersuchte, wie der Pilz die natürliche Abwehr der Pflanze austrickst. Pflanzen besitzen keine Antikörper wie Menschen, sondern ein eigenes, sehr wirksames Immunsystem. Ein zentraler Bestandteil dessen ist ein Warnstoff namens Salicylsäure – sie ist der natürliche Vorläufer von Aspirin. Wird eine Pflanzenzelle angegriffen, löst Salicylsäure ein Notprogramm aus: Die Zelle stirbt gezielt ab, reißt den Erreger mit in den Tod und schützt so die Nachbarzellen.

Wenn die Abwehr zur tödlichen Falle wird
Der Reisbrandpilz nutzt diesen Kamikaze-Mechanismus aus. Er produziert einen Stoff namens Pyriculol, der der Salicylsäure chemisch ähnelt. „Der Pilz sendet der Pflanze ein gefälschtes Alarmsignal“, sagt Professor Peter Nick vom Botanischen Institut des KIT. „Die Pflanze reagiert panisch, schaltet wichtige Abwehrreaktionen ab und aktiviert den selbstzerstörerischen Zelltod, noch bevor der Pilz überhaupt eindringt.“ Man könne sich das so vorstellen: „Der Pilz verabreicht der Pflanze eine Art falsches Aspirin. Es löst das selbstzerstörerische Abwehrprogramm der Zellen aus, aber ohne den eigentlich schützenden Effekt.“
Große abgestorbene Blattflächen, kaum noch Körner. Der Reisbrand vernichtet in Asien und Südamerika alljährlich enorme Erntemengen.

Der Pilz profitiert doppelt
Der Reisbrandpilz profitiert doppelt von der vorzeitigen Selbstzerstörung der Pflanzenzellen: Das abgestorbene Gewebe dient ihm als Energiequelle. Zugleich unterdrückt das falsche Alarmsignal genau jene Mechanismen, die den Zelltod normalerweise zu einer wirksamen Schutzreaktion machen würden. Die Nährstoffe stehen dem Parasiten frei zur Verfügung – während die pflanzliche Immunantwort blockiert ist.

Künftig mehr „coole“ Reissorten statt fatale Panikreaktion
Die Forschenden fanden außerdem heraus: „Es gibt Reissorten, die auf den Angriff weniger heftig reagieren – sie bleiben sozusagen cool“, sagt Peter Nick. Diese Pflanzen bleiben kontrolliert und können den parasitären Profiteur eindämmen. „Man könnte den Kamikaze‑Mechanismus also unterlaufen, indem man das Panik‑Signal neutralisiert.“ Sorten mit dieser Fähigkeit könnten gezielt gezüchtet oder verstärkt angebaut werden, schlägt Nick vor.

Bedeutung für die Ernährungssicherheit
Die Studie liefert eine wichtige Grundlage, um Reisbrand künftig besser zu bekämpfen – nicht nur mit Fungiziden, sondern über ein tieferes Verständnis der Pflanzenabwehr. Davon profitieren vor allem Regionen, in denen Reis für die Ernährung der Bevölkerung überlebenswichtig ist.
(Karlsruher Institut für Technologie)

Originalpublikation:
Junning Ma, Jean-Benoît Morel, Michael Riemann, Stefan Jacob, Peter Nick, Pyriculol effects on plant defence in rice: a virulence-independent secondary metabolite enhances host immunity against Magnaporthe oryzae, Journal of Experimental Botany, Volume 77, Issue 8, 15 April 2026, Pages 2594–2610, https://doi.org/10.1093/jxb/erag061

Forschende kartieren Genetik von Blutfetten mit bisher unerreichter Präzision

Thu, 21 May 2026 12:46:00 +0200

Fettstoffe – auch „Lipide“ genannt – gibt es im menschlichen Organismus in zahllosen Varianten. Sie sind nicht nur struktureller Bestandteil, etwa der Zellmembran, sondern auch an Stoffwechselvorgängen und insbesondere Signalprozessen beteiligt. „Lipide sind weit mehr als nur das ‚gute‘ und ‚schlechte‘ Cholesterin, von denen oft zu hören ist: Tatsächlich zirkulieren Tausende unterschiedliche Lipide in unserem Körper. Manche davon spielen mutmaßlich eine wichtige Rolle bei Alterungsprozessen und der Entstehung von Krankheiten. Das ist eine vielschichtige molekulare Welt. Dennoch ist die genetische Grundlage vieler Lipide noch wenig erforscht“, erläutert DZNE-Wissenschaftler Dr. Mohammed Aslam Imtiaz, der den Einfluss genetischer Faktoren auf die Gesundheit des Menschen untersucht. „Uns ist es nun gelungen, diese komplexe Gemengelage ein Stück weit zu entschlüsseln. Nach unserem Wissen handelt es sich um die bislang detaillierteste Studie über die Genetik von Lipiden.“

Dr. Elvire Landstra - an der aktuellen Untersuchung ebenfalls maßgeblich beteiligt, sie forscht inzwischen in den Niederlanden - ergänzt: „Die Baupläne von Lipiden sind zwar nicht im Erbgut hinterlegt. Das gilt gleichwohl für die Baupläne von Proteinen und regulatorischen Molekülen, aus denen die Vielfalt der Lipidwelt hervorgeht. Das betrifft insbesondere Enzyme, sogenannte Lipidtransferproteine und RNAs, die die Genexpression steuern. Deren genetischen Hintergrund haben wir modernsten wissenschaftlichen Methoden erfasst.“

Daten aus Deutschland und Finnland
Die Ergebnisse beruhen auf der Analyse von Blutproben von über 6.000 Erwachsenen aus Bonn, die an der sogenannten Rheinland Studie teilnehmen. Diese auf Jahrzehnte angelegte Bevölkerungsstudie des DZNE untersucht, wie Menschen gesund altern. Die Resultate wurden anhand von Daten zweier weiterer Studien aus Brandenburg und Finnland überprüft. Der Datenbestand umfasste daher insgesamt mehr als 8.000 Personen. Eine zentrale Rolle bei der Untersuchung spielte ein Ansatz der „genomweite Assoziationsstudie“ genannt wird. Mittels dieser computergestützten Methodik konnten die Forschenden Zusammenhänge zwischen Merkmalen des Erbguts und weit über 900 verschiedenen Lipiden herstellen.

Bedeutsam für Altern und Gesundheit
„Wir haben zahlreiche bisher unbekannte Gene gefunden, die sich auf Lipide im Körper auswirken. Das ist relevant, weil manche Fettmoleküle mit Alterungsprozessen zusammenhängen oder auch mit schweren Krankheiten, beispielsweise mit Herz-Kreislauf-Störungen, Typ-2-Diabetes und neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer“, sagt Prof. Dr. Dr. Monique Breteler, Leiterin der Rheinland Studie und Direktorin für Populationsbezogene Gesundheitsforschung am DZNE. „Wenn wir die Zusammenhänge zwischen Genetik und Lipiden präzise erfassen, können wir auch besser verstehen, wie Krankheiten entstehen. Derlei Erkenntnisse könnten dazu beitragen, Krankheitsrisiken besser einzuschätzen, neue Diagnoseverfahren zu entwickeln und wirksamere Therapien.“
(Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE))

Originalpublikation:
Population-based genome-wide association study of plasma complex lipid species.
Elvire N. Landstra, Mohammed A. Imtiaz et al.
Nature Communications (2026).
URL/DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-72542-1

Neues Werkzeug entschlüsselt Struktur und Motive von RNA

Thu, 21 May 2026 12:39:00 +0200

Die moderne Biologie blickt heute tiefer in die Zellen von Lebewesen als je zuvor. Für einen weiteren technologischen Fortschritt bei der Analyse von Ribonukleinsäuren (RNA) sorgt nun ein Forschungsteam aus der Bioinformatik der Universität Würzburg.
Die Gruppen von Professor Thomas Dandekar und Professorin Kathi Zarnack haben ein computergestütztes Werkzeug so weiterentwickelt, dass sich die RNA damit die Motive und die zugehörige Faltung der RNA noch besser untersuchen lassen. Das ist wichtig, weil die Funktionsfähigkeit der RNA stark von der richtigen Struktur abhängt. RNA-Moleküle steuern in Zellen lebenswichtige Prozesse; wenn sie nicht richtig funktionieren, kann das zu zahlreichen Krankheiten führen.

Das neue Werkzeug und seine Besonderheiten
Das Team aus dem Würzburger Biozentrum stellt das neue Tool, den RNAanalyzer3, im renommierten Fachjournal Nucleic Acids Research vor. Der Zugang zu dem Werkzeug ist frei, so dass Forschende weltweit damit ohne Kostenbarrieren an Lösungen für medizinische Herausforderungen arbeiten können.
Bisherige Computerprogramme untersuchen oft nur einzelne Abschnitte einer RNA. Der RNAanalyzer3 verfolgt hingegen einen ganzheitlichen Ansatz. Er betrachtet nicht nur die Abfolge der Molekülbausteine, sondern die gesamte RNA Struktur mit allen Motiven und stellt das Ergebnis in einen biologischen Zusammenhang.
Das neue Tool funktioniert für alle Lebewesen sowie auch für Viren. Das ermöglicht es Forschenden beispielsweise, ein für Menschen gefährliches Virus direkt mit einem Virus zu vergleichen, das Pflanzen befällt – ohne dabei das Werkzeug wechseln zu müssen. „Das bedeutet eine enorme Zeitersparnis“, erklärt Doktorand Aman Akash, der Erstautor der Veröffentlichung.
Ein großer Vorteil für die Arbeit im Labor ist auch die interaktive Visualisierung. Der RNAanalyzer3 stellt die Ergebnisse nicht als unübersichtlichen „Buchstaben-Salat“ aus den RNA-Bausteinen A, C, G und U dar. Stattdessen erstellt das Programm bunte, anklickbare Landkarten der RNA. „Forschende sehen so sofort, wo der Strang Schleifen bildet oder wo wichtige Kontrollzentren liegen“, sagt Thomas Dandekar, Leiter des JMU-Lehrstuhls für Bioinformatik.

Im Einsatz: Eisenstoffwechsel und Entzündungen
Besonders wichtig bei den RNA-Analysen sind sogenannte Motive. Man kann sie sich wie QR-Codes oder Landebahnen auf dem RNA-Strang vorstellen, die von der Zellmaschinerie gescannt werden, damit Proteine genau an der richtigen Stelle andocken können.
Wie leistungsfähig das Werkzeug bei der Suche nach Motiven ist, zeigen die Forschenden an zwei Fallbeispielen:

Das FTH1-Gen (Eisenstoffwechsel): Es ist entscheidend für die Speicherung von Eisen. Der RNAanalyzer3 fand darin zielsicher das „IRE-Motiv“. Dieses Kontrollzentrum ist auch medizinisch wichtig: Wenn die Forschung es besser versteht, kann sie besser begreifen, wie Krebszellen dem Körper Eisen „stehlen“, um schneller zu wachsen.
Das TNF-Gen (Entzündungen): Dieses Gen steuert Entzündungsreaktionen. Das Tool entdeckte zielgenau die „ARE-Motive“ am hinteren Ende des RNA-Strangs. Dieser Bereich ist besonders dicht reguliert und bestimmt, wie stabil die RNA ist.

Präzision durch Logik und große Datenbanken
Die Forschenden nutzen für ihr Programm die Sprache Perl und greifen auf große internationale Datenbanken wie Rfam und miRbase zu. Aus diesen „digitalen Bibliotheken“ holt sich das Tool bekannte Muster, um sie mit neuen Proben zu vergleichen.

Dazu Kathi Zarnack, Leiterin des JMU-Lehrstuhls für Bioinformatik II und Forschungsgruppenleiterin im Würzburg-Münchener Exzellenzcluster NUCLEATE: „Im Vergleich zu anderen Programmen macht RNAanalyzer3 weniger Fehlvorhersagen, da es Struktur und Kontext kombiniert.“

Dabei gibt es klare technische Rahmenbedingungen:

Die Berechnung der exakten Faltung ist auf Sequenzen bis zu 5.000 Bausteinen begrenzt.
Die allgemeine Mustersuche funktioniert bei bis zu 20.000 Bausteinen.
Nutzer können bis zu fünf Sequenzen gleichzeitig analysieren.

(Julius-Maximilians-Universität Würzburg)

Originalpublikation:
RNA motifs, RNA structure, and motif context analyzed by RNAanalyzer3. Aman Akash, Johannes Balkenhol, Chunguang Liang, Kathi Zarnack, Thomas Dandekar. Nucleic Acids Research, 30. April 2026,
Open Access: https://doi.org/10.1093/nar/gkag392

Wenn ungenaues Entscheiden zum strategischen Vorteil wird

Thu, 21 May 2026 10:14:26 +0200

Menschen treffen ständig strategische Entscheidungen: in Verhandlungen, bei der Zusammenarbeit mit anderen oder wenn sie entscheiden, mit wem sie kooperieren. Dabei hängt das eigene Ergebnis oft nicht nur vom eigenen Verhalten ab, sondern auch davon, was andere tun. Doch kann es in solchen Situationen von Vorteil sein, gelegentlich weniger genau, weniger rational oder sogar erratisch zu handeln?
Eine neue Studie von Marta C. Couto, Fernando P. Santos und Christian Hilbe, veröffentlicht am 12. Mai 2026 in den Proceedings of the National Academy of Sciences, geht dieser Frage mit Methoden der evolutionären Spieltheorie nach. Beteiligt sind Forschende des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie, der University of Amsterdam und der Interdisciplinary Transformation University in Österreich.

Im Zentrum steht die Frage, wie stark Individuen auf den Erfolg bestimmter Strategien reagieren. Wer sehr sensibel für die Leistung einer Strategie ist, übernimmt eher das Verhalten, das als erfolgreicher wahrgenommen wird. Wer weniger sensibel ist, lernt „rauschhafter“ und unregelmäßiger – und trifft dadurch häufiger Entscheidungen, die auf den ersten Blick schlechter erscheinen. Bisherige Modelle nehmen häufig an, dass diese Sensibilität bei allen gleich ist und sich nicht verändert. In menschlichen Populationen ist das jedoch kaum realistisch: Menschen unterscheiden sich, und sie passen sich an.

Warum weniger Sensibilität manchmal mehr bringt
Die Forschenden betrachten deshalb zwei Zeitskalen. Kurzfristig hat jedes Individuum eine feste Sensibilität und lernt damit, wie es sich in strategischen Situationen verhalten soll. Langfristig fragen die Modelle, ob diese Sensibilität selbst ein Merkmal sein kann, das sich durch Evolution verändert.
Ein Beispiel ist das sogenannte Donation Game. Hier entscheidet ein Individuum, ob es einem anderen einen Vorteil verschafft, obwohl es selbst dafür Kosten trägt. In diesem Spiel zeigt sich: Wer sehr sensibel auf Gewinne reagiert, spendet tendenziell weniger und erzielt dadurch einen höheren Ertrag.
Anders sieht es beim Snowdrift Game aus. Man kann dabei an eine gemeinsame Küche im Büro denken: Alle möchten, dass sie sauber ist, aber jede Person hätte lieber, dass jemand anderes putzt. Wenn jedoch niemand putzt, verlieren am Ende alle. In solchen Situationen kann geringere Sensibilität für den eigenen Gewinn strategisch nützlich sein. Wer sich weniger stark vom unmittelbaren Nutzen leiten lässt, reinigt seltener – und bringt dadurch andere, sensiblere Personen eher dazu, die Arbeit zu übernehmen. Ähnliche Effekte sind aus der Psychologie als „strategic incompetence“ und aus der Biologie als „red-king effect“ bekannt.

In einem zweiten Schritt untersuchten die Forschenden, wie sich Sensibilität langfristig entwickeln kann. Wenn eine Population anfangs kaum auf Ergebnisse reagiert und alle Individuen eher zufällig handeln, kann ein etwas sensibleres Individuum dann einen Vorteil haben? Und wenn ja: Wohin entwickelt sich diese Sensibilität im Laufe der Evolution?
Die Simulationen zeigen: In Situationen wie dem Donation Game entwickelt sich Sensibilität fast immer zu immer höheren Werten. In den meisten Snowdrift Games steigt sie zunächst an, erreicht dann aber einen endlichen Wert und bleibt dort. Ab einem bestimmten Punkt bringt es also keinen zusätzlichen Vorteil mehr, noch stärker auf Ergebnisse zu reagieren.

Wenn Evolution verschiedene Verhaltenstypen hervorbringt
Noch anders verläuft die Entwicklung in Koordinationsspielen. Dort kann ein Verzweigungspunkt entstehen, an dem sich die Population in unterschiedliche Richtungen aufspaltet. Einige Individuen werden weniger sensibel, andere immer sensibler. Am Ende können verschiedene Verhaltensprofile nebeneinander bestehen.

Die Ergebnisse erweitern den Blick darauf, warum Menschen Entscheidungen treffen, die auf den ersten Blick ungenau, unregelmäßig oder suboptimal wirken. „Unsere Studie zeigt, dass rauschhaftes oder erratisches Verhalten nicht zwangsläufig ein Nebenprodukt kognitiver Einschränkungen sein muss“, sagt Marta Couto, Erstautorin der Studie. „Es kann auch dazu dienen, langfristige strategische Vorteile zu erzielen.“

(Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie)

Originalpublikation:
Marta C. Couto, Fernando P. Santos und Christian Hilbe (2026): Evolution of noisy learning in games. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2529959123

Zellbewegung im Zebrafisch-Embryo: Ohne Keratin läuft’s nicht

Thu, 21 May 2026 09:39:42 +0200

Der britische Entwicklungsbiologe Lewis Wolpert sagte einst, dass nicht Geburt, Heirat oder Tod, sondern die Gastrulation der wichtigste Moment im Leben sei. Das klingt zunächst übertrieben, aber es hat durchaus seine Berechtigung. Denn während der Gastrulation ordnen sich die Zellen eines jungen Embryos neu und es entstehen drei Keimblätter, aus denen später alle Organe und Gewebe hervorgehen.
Forschende des Institute of Science and Technology Austria (Austria), konkret die Heisenberg Gruppe und Edouard Hannezo, gemeinsam mit Kolleg:innen von der Sorbonne Université und der Universität Leiden, zeigen nun, warum das Strukturprotein Keratin in diesem Prozess eine bedeutende Rolle spielt.

Kleiner Fisch, große Bedeutung
Mit ruhiger Hand montiert Suyash Naik einen dünnen Aufsatz auf die Nadel einer Spritze und manövriert diese schwungvoll in eine Petrischale. Einmal angezogen transferiert der Biologe einen Tropfen Wasser in eine etwas kleinere Petrischale, die er sorgfältig unter einem Mikroskop platziert hat. Er adjustiert das optische Gerät und erblickt fünf winzig kleine Kügelchen, darin herumschwimmen. Es handelt sich um Zebrafisch-Embryos.
„Einer der größten Vorteile, warum wir Zebrafische in der Grundlagenforschung einsetzen, ist, dass sie – im Gegensatz zu den gängigsten Modellorganismen wie der Fruchtfliege, Drosophila genannt – Wirbeltiere sind“, erklärt Naik.
„Zebrafische besitzen ein Rückenmark, das dem des Menschen ähnelt. Obwohl sich ihre Entwicklung deutlich von Säugetieren unterscheidet, gibt es in Bezug auf ihre Biologie und Evolution zahlreiche Ähnlichkeiten, die uns ermöglichen, evolutionäre Zusammenhänge herzustellen.“
Außerdem sind die Embryos durchsichtig und werden außerhalb des Organismus abgelegt. Man kann sie also bereits unmittelbar nach der Befruchtung untersuchen. Jene Embryos, die Naik gerade unter dem Mikroskop beobachtet, sind gerade mal 1,5 Stunden alt und befinden sich in der Teilungsphase (aus dem Englischen „cleavage period“).
Wenn man sie genau beobachtet, sind am oberen Ende der Kugel klar und deutlich zwei kleine Blasen zu erkennen. Das sind die ersten Zellen, die sich teilen. Aus ihnen werden über die nächsten Stunden vier, dann acht, und so weiter. Schlussendlich entsteht ein funktionsfähiger Zebrafisch.

Wie bewegen sich die Zellen im Embryo?
Für Naiks Forschung ist der Embryo dann noch zu jung. Der Biologe interessiert sich vor allem für die Gastrulation – eine Phase, die bei Zebrafrischen typischerweise zwischen fünf und zehn Stunden nach der Befruchtung stattfindet. In dieser Periode kommt es zu einer großen koordinierten gemeinsamen Bewegung eines neu angelegten Zellverbands, des Zell-Gewebes. Diese Bewegung nennt man Epibolie.
Angekurbelt von der Schwerkraft und der Zugkraft eines dünnen Zellnetzwerks in der Mitte des Dotters – der Dotter-Synzytial-Schicht – wandert dieser Zellverband während der Epibolie von oben über den Eidotter aus hinunter und umhüllt den Embryo schließlich vollständig. Es entsteht eine Schutzhülle. Im Inneren werden dann unter anderem die Keimblätter—die ersten Schichten des Körpers—gebildet.
„Man kann sich das wie eine Mütze vorstellen, die man sich über den Kopf zieht, bis sie das ganze Gesicht verdeckt“, erklärt Naik. „Einer Haube geht aber irgendwann mal das Material aus, der Zellschicht, die den Embryo bedeckt, nicht – sie ist super elastisch.“

Der Prozess geht zwar sehr schnell über die Bühne, ist aber für den Forscher gut zu beobachten. Es ist das perfekte Modell, um groß angelegte Zellbewegung zu verstehen – von der Dynamik bis hin zu den Mechanismen, die sie antreiben.

Keratin – der Weichmacher
Keratine sind fadenförmige Proteine, die spezifisch für Epithelgewebe sind. Davon gibt es viele Formen, am bekanntesten sind uns wohl jene, die auf unserer Haut vorkommen oder unseren Haaren Widerstandskraft verleihen. Viele Shampoo-Hersteller:innen werben mit Keratin für strapaziertes Haar.
In den Zellen im Embryo kommen sie als Filamente vor. Sie sind damit so etwas wie kleine geschwungene Nudeln, die die Zellen weich machen. Neben Actin- und Myosin-Filamenten sind sie Teil des Zytoskeletts – des Grundgerüsts der Zellen.
Sobald die Epibolie beginnt, wird Keratin aktiviert, welches sich im Zuge des gesamten Prozesses weiter anreichert. Was genau aber dessen Funktion dabei ist, war bis jetzt unklar. Naik und seine Kolleg:innen haben nun erste Antworten.

Keratin – das Bindeglied
Der Forscher widmete sein PhD-Projekt genau dieser Frage und nutzte die Genschere CRISPR-Cas9, um Keratin in den Zellen des Embryos zu löschen. Als er das Protein entfernte, lief die Epibolie plötzlich deutlich langsamer ab – der Zellverband brach schließlich zusammen.
Interessanterweise wurde das sich bewegende Zellgewebe weicher. Das ist paradox, denn wenn man zum Beispiel an ein Gummiband denkt, dann würde man meinen, dass desto weicher es ist, desto besser lässt es sich auseinanderziehen. Hier ist es aber nicht der Fall.
Außerdem beobachtete er, dass die Zellen im Gewebe sich falsch ausrichteten und jene Kraft, die von der Dotter-Synzytial-Schicht ausgehend den Zellverband hinunterzieht, nicht mehr auf das Gewebe übertragen werden konnte. Genauso konnte die Kraft aus der Synzytial-Schicht des Dotters sich nicht an die Bewegung anpassen.

Ein Blick in die Zukunft
Naik und seine Kolleg:innen gehen durch diese Ergebnisse davon aus, dass Keratin als Verbindungsglied in der Kraftübertragung während der Epibolie wirkt.
Diese Erkenntnisse verdeutlichen, wie vielfältig die Funktionen von Filamenten wie Keratin sind. Sie dienen als verbindendes Element zwischen unterschiedlichsten Systemen im Gewebe. Die Forschenden hoffen, dass ein tieferes Verständnis dieser Zusammenhänge dazu beitragen kann, besser zu verstehen, wie all diese Systeme miteinander interagieren.
Mehr Wissen auf diesem Gebiet könnte neue Ansätze liefern für die Wundheilung (koordinierte Zellwanderung), die Regenerationsmedizin sowie für das Verständnis von Erkrankungen – wie zum Beispiel Epidermolysis bullosa, die durch Keratin-Mutationen verursacht wird und zu empfindlichem Gewebe führt, das Blasen bildet oder leicht reißt.

Information zu Tierversuchen:
Um grundlegende Prozesse etwa in den Bereichen Neurowissenschaften, Immunologie oder Genetik besser verstehen zu können, ist der Einsatz von Tieren in der Forschung unerlässlich. Keine anderen Methoden, wie zum Beispiel in-silico-Modelle, können als Alternative dienen. Die Tiere werden gemäß der strengen in Österreich geltenden gesetzlichen Richtlinien aufgezogen, gehalten und behandelt. Alle tierexperimentellen Verfahren sind durch das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung genehmigt.

(Institute of Science and Technology Austria)

Originalpublikation:

Naik et al. 2026. Keratins coordinate tissue spreading by balancing spreading forces with tissue material properties. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-72366-z
https://www.nature.com/articles/s41467-026-72366-z

Roadmaps zur Umsetzung der Hightech Agenda vorgestellt

Wed, 20 May 2026 16:21:08 +0200

„Wir wollen in den Roadmaps die ersten wesentlichen Schritte nochmal konkretisieren - für unsere Wettbewerbsfähigkeit, für unsere Wertschöpfung, aber vor allem auch für unsere technologische Souveränität“, sagte Bär zu Beginn des Gesprächs. Mit der HTAD will die Bundesregierung Deutschland zum „Top-Technologieland“ machen und die Standortattraktivität für Forschung und Wirtschaft erhöhen. Ein besonderer Fokus der Agenda liegt dabei auf den sechs Schlüsseltechnologien (Künstliche Intelligenz, Quantentechnologien, Mikroelektronik, Biotechnologie, Fusion und klimaneutrale Energieversorgung sowie Technologien für die klimaneutrale Mobilität).

In den vergangenen Monaten hat die Bundesregierung in diversen Formaten wie Partnerdialogen mit den Umsetzungspartnern aus Bund, Ländern, Wissenschaft und Wirtschaft gesprochen, um sogenannte Roadmaps - also eine Art Fahrplan mit Zielmarken und Maßnahmen für die einzelnen Schlüsseltechnologien - zu erstellen.

Am Mittwoch und Donnerstag will das Bundesforschungsministerium (BMFTR) die ersten sechs Roadmaps (Künstliche Intelligenz, Mikroelektronik, Biotechnologie, Fusion, Batterien, Quantentechnologie) genauer vorstellen. Die Veröffentlichung der Roadmaps sorge bei der Umsetzung der HTAD für große Transparenz. Für Bär ist das „Segen und Fluch“ zugleich, schließlich könne der Erfolg an den konkret benannten Meilensteinen wesentlich leichter gemessen werden.

Getreu dem Motto „Nach den Roadmaps ist vor den Roadmaps“ kündigte Bär bereits an, dass weitere Fahrpläne unter anderem für die Bereiche Robotik und klimaneutrale Energie folgen werden. „Die Roadmaps sind kein Selbstzweck, sondern unser Fahrplan“, betonte sie. Es gehe nun darum, die angekündigten Maßnahmen rasch umzusetzen. Während des Gesprächs im Ausschuss gab die Forschungsministerin einen kurzen Einblick in die genannten Maßnahmen und Meilensteine.

Im Bereich Künstliche Intelligenz sei geplant, dass rund zehn Prozent der Wertschöpfung in Deutschland durch KI generiert werden sollten. Auch solle der Anteil der kleine und mittlere Unternehmen im produzierenden Gewerbe, die KI in ihren Kernprozessen einsetzen, auf über 50 Prozent erhöht werden. Bei der Quantentechnologie hob Bär insbesondere den Aspekt der Abhörsicherheit durch Quantenkommunikation hervor.

„Nicht nur Konsument, sondern Hersteller“ solle Deutschland im Bereich Mikroelektronik werden. In deutschen Laboren sollten weltmarktfähige Chips entstehen. Hierbei sei beispielsweise das Kompetenzzentrum für Chip-Design ausgeschrieben. Im Zuge der Batterie-Roadmap will die Bundesregierung laut Bär eine Wertschöpfungskette aufbauen, die Deutschland „weniger erpressbar durch Rohstoffabhängigkeiten“ mache. Sie unterstrich die Bedeutung von Batterien und der Batterieforschung: „Ohne leistungsfähige Batterien haben wir keinen Solarstrom für die Nacht, keine Elektromobilität, keine klimaneutrale Industrie.“ Auch beim Thema Fusion betonte sie, dass hier ein Fokus auf sauberer Energie ohne Abhängigkeiten liege.

Als Zielmarken im Bereich Biotechnologie nannte die Ministerin unter anderem, dass das Translationszentrum für Gen- und Zelltherapie 2028 eröffnet werden solle. Auch die erste mRNA-Krebsimmuntherapie solle bis dahin zugelassen werden. Einst die Apotheke der Welt, wolle Bär, „dass aus deutscher Forschung wieder Weltunternehmen werden“.

Auf eine Frage der AfD-Fraktion, ob die Bundesregierung das Ziel verfolge, etwa im Bereich KI mit den USA und China gleichzuziehen, antwortete Bär, dass dies nicht der Anspruch sei. Statt zu versuchen, „mit einem restriktiven Staat oder Tech-Milliardären“ mitzuhalten, müsse sich die Bundesregierung auf ihre Stärken und Alleinstellungsmerkmale konzentrieren.

Als „lebendes Dokument“ angelegt, sei geplant, die Roadmaps und die darin enthaltenen Maßnahmen regelmäßig zu evaluieren und gegebenenfalls anzupassen. Mit der Veröffentlichung der Roadmaps beginne nun außerdem die Online-Konsultation. Sechs Wochen lang ermöglicht das BMFTR es, zu den einzelnen Roadmaps Feedback und Anregungen zu geben.

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Der VBIO kommentiert die Roadmap Biotechnologie wie folgt:

Ausgesprochen positiv ist, dass die Roadmap bestehende und geplante Impulse in einen Gesamtkontext bringt und sie mit Meilensteinen, Zeithorizonten, Indikatoren und Zielmarken versieht. Letzte sind unterschiedlich detailliert ausgearbeitet, nicht in allen Fällen mit einer zeitlichen oder statistischen Baseline versehen und unterschiedlich ambitioniert.

Die Roadmap zur Biotechnologie ist ein Beleg für das in der aktuellen Situation politisch machbare. Dabei ist zu berücksichtigen, dass wichtige regulatorische Weichenstellungen (EU-Biotech Act, Regulation von Pflanzen, die mit neuen genomischen Techniken modifiziert wurden) nicht in den alleinigen Aufgabenbereich der Bundesregierung fallen.

Insgesamt hätten wir uns in Hinblick auf regulatorischer Umsetzung, aber auch bezüglich der verbindlichen Finanzierung, der föderalen Koordination und der Stärkung der biologischen Grundlagenforschung mehr Mut gewünscht: Ja, Deutschland braucht Translationszentren, Start-ups und Verfahrensbeschleunigung – aber eben auch starke Universitäten, leistungsfähige außeruniversitäre Forschung, moderne Forschungsdateninfrastrukturen, sichere Datenräume, klare regulatorische Zuständigkeiten und eine umfassende Strategie für systematische Nachwuchs- (und Fachkräfte)sicherung. Diese Punkte hätten aus unserer Sicht deutlicher adressiert werden können um die Biotechnologie in Deutschland auch jenseits der zitierten Leuchttürme und der Zeithorizonte zukunftsfähig aufzustellen.

Als Biologie-Verband setzt der VBIO daher auf den im vorliegenden Entwurf betonten Charakter der Roadmap als „lebender Prozess“ und hoffen, dass zukünftig auch Fragen der Ausbildung und Grundlagenforschung stärkere Berücksichtigung finden.

(hib/VBIO

Insekten in der Stadt: Blumen allein genügen nicht

Wed, 20 May 2026 12:59:10 +0200

Die Bienensaison ist in vollem Schwung und überall suchen Bienen nach mit Nektar gefüllten Blumen. Wo werden sie und andere hungrige Insekten, die Pflanzen bestäuben, in dicht bebauten Städten fündig? Dieser Frage haben sich WSL-Forschende in einem aufwendigen Versuch gewidmet. Rund 30 unermüdliche Freiwillige haben sich über einen Monat hinweg wiederholt in 24 verschiedenen Gärten in der Stadt Zürich vor Blumentöpfe gesetzt und gewissenhaft jedes Insekt protokolliert und gefangen - für jeweils neun Stunden am Stück.

Dieser Einsatz zeigt erstmals auf, welche Insektenarten im Tagesverlauf welche Gärten und Blüten besuchen und wie gut sie die Blüten bestäuben. «Wir haben uns Stadtgärten angeschaut, die in unterschiedlich stark verdichteten Stadteilen lagen und ein unterschiedlich breites Blütenangebot aufwiesen. Dabei haben wir grosse Unterschiede im Vorkommen verschiedener Insektenarten gefunden», fasst die Ökologin und WSL-Gastwissenschaftlerin Merin Reji Chacko zusammen. Solche Unterschiede zu analysieren, hilft den Forschenden, herauszufinden, wie eine Stadt aussieht, in der Blüten bestäubende Insekten ein passendes Zuhause finden. Das ist wichtig, weil viele dieser Insektenarten, zum Beispiel Hummeln, eine wichtige Rolle bei der Bestäubung von Wild- und Nutzpflanzen spielen. Städte können eine grosse Vielfalt an Wildbienen beherbergen und sind deshalb wichtig für deren Schutz.

Insektenzungen vermessen
Um herauszufinden, wie sich die Insekten an ihre Umgebung anpassen, vermassen die Forschenden sogar die Zungenlänge der einzelnen Tiere. Diese verrät, welche Blüten ein Insekt nutzen kann: Nur Bestäuber mit langen Zungen, wie Hummeln, erreichen den tief verborgenen Nektar von spezialisierten Blüten. Bestäuber mit kürzeren Mundwerkzeugen, wie Schwebfliegen, sind hingegen auf leicht zugängliche Blüten angewiesen.

Die Forschenden stellten fest, dass in blütenreichen Gärten der dicht bebauten Innenstadt besonders grosse Wildbienen wie Hummeln aktiv sind, vermutlich weil sie wegen ihrer Grösse auch über grössere asphaltierte Flächen hinweg zu einzelnen «Blüteninseln» fliegen können. Sie profitieren somit selbst in dicht bebauten Innenstädten von einem vielfältigen Blütenangebot. Doch auch kleine Wildbienen mit relativ langen Zungen profitieren vom reichen Buffet im Garten, vermutlich eben darum, weil sie klein sind und so genügend Nahrung und auch Nistplätze finden. Pflanzen, an deren Nektar nur Insekten mit langen Zungen kommen, können also fast überall in der Stadt gut bestäubt werden.
Blüten fehlen die Bestäuber

Doch nicht alle Insekten bestäuben überall Blüten: Schwebfliegen und Käfer lassen sich mit zunehmend dichter Verbauung immer seltener blicken – und zwar unabhängig davon, wie attraktiv das Blütenangebot im einzelnen Garten ist oder wie lang ihre Zungen sind. Der Grund: Diese Gruppen finden in stark bebauten Quartieren keinen geeigneten Lebensraum. Die federleichten Schwebfliegen, die als Larven Blattläuse fressen, brauchen viele Grünflächen, um sich in der Stadt wohlzufühlen. Viele Käfer, die im Totholz brüten, finden zudem in zubetonierten Gegenden keine passenden Brutstätten. Die Folge ist, dass Blüten, die von solchen Insekten bestäubt werden, in dicht verbauten Stadtteilen seltener bestäubt werden und deshalb weniger Samen und Früchte produzieren.

Einsatz von Privaten und Städten nötig
Die Ergebnisse der Studie machen deutlich, dass es den Einsatz auf allen Entscheidungsebenen – von der privaten bis zur Ebene der Stadtplanung – braucht, um die Artenvielfalt und Ökosystemleistungen wie Bestäubung in der Stadt zu fördern. Private Gartenbesitzende können viel erreichen, sagt der Ökologe und WSL-Gastwissenschaftler David Frey, der das Experiment im Rahmen seiner Doktorarbeit an der WSL geleitet hat: «Es lohnt sich immer, auf kleiner Fläche etwas für die Biodiversität zu machen. Sogar wenn man in der Stadtmitte einen sehr isolierten Garten hat. Viele verschiedene Pflanzen anzupflanzen, hat übrigens auch positive Effekte auf die Bodenqualität und sogar den Erholungswert des Gartens.»

Aber die Bemühungen von Einzelpersonen genügen nicht. So sind Käfer und Schwebfliegen auf Lebensräume im ganzen Stadtquartier und nicht nur in einzelnen Gärten angewiesen. Die Co-Erstautorin Reji Chacko sagt dazu: «Wir haben eine erstaunlich grosse Biodiversität in den Städten. Aber es ist wichtig, dass wir sicherstellen, dass jene Grünflächen, die wir haben, geschützt werden. Dies gilt vor allem, wenn wir Städte nach innen und in die Höhe verdichten, wie es zum Beispiel der Richtplan 2040 der Stadt Zürich vorsieht.»

(Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL)

Originalpublikation:
Reji Chacko M., Frey D.J., Albrecht M., Ghazoul J., Moretti M. (2026) No one‐size‐fits‐all: trait‐dependent effects of local plant diversity on pollinators and pollination service in a densifying city. J. Appl. Ecol. 63(5). https://doi.org/10.1111/1365-2664.70384

Umfassende Pflanzennutzung durch Regenwaldbewohner bereits lange vor dem Beginn der Landwirtschaft

Wed, 20 May 2026 12:33:35 +0200

Die Ergebnisse zeigen, dass Menschen im Nahrungsnetz durchgehend eine intermediäre, omnivore Position einnahmen, wobei ihre Ernährung sowohl tierische als auch pflanzliche Ressourcen umfasste. Im Zeitverlauf weisen die Isotopendaten eine allmähliche Verschiebung zu Werten auf, die einen höheren Pflanzenkonsum anzeigen. Dieser Trend beginnt im späten Pleistozän und setzt sich bis ins Holozän fort, also lange vor den ersten bestätigten Nachweisen domestizierter Nutzpflanzen in der Region. Statt einer plötzlichen landwirtschaftlichen „Revolution“ deuten die Ergebnisse auf einen langfristigen Prozess der Pflanzennutzung bei den Jäger- und Sammlergemeinschaften des Regenwaldes hin.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Nutzung von Pflanzen keine späte Entwicklung im Zusammenhang mit der Landwirtschaft darstellt, sondern Teil eines deutlich längeren Prozesses ist“, erklärte Dr. Nicolas Bourgon, Hauptautor der Studie und Postdoktorand in der Abteilung für Koevolution von Landnutzung und Urbanisierung am Max-Planck-Institut für Geoanthropologie (MPI-GEA). „Diese Regenwaldbevölkerungen intensivierten den Gebrauch pflanzlicher Ressourcen bereits Tausende Jahre vor dem Auftreten der Landwirtschaft in den archäologischen Aufzeichnungen.“

Die Studie basiert auf jahrzehntelanger archäologischer Forschung an bedeutenden Höhlenfundstätten wie Fa-Hien Lena, Batadomba-lena und Balangoda Kuragala. Diese liefern Belege für eine kontinuierliche menschliche Besiedlung tropischer Regenwaldgebiete über Zehntausende Jahre. Frühere Interpretationen konzentrierten sich häufig auf die Jagd, vor allem aufgrund der Erhaltung von Tierresten und Werkzeugen. Direkte Nachweise für den Pflanzenkonsum blieben jedoch begrenzt, da organische Materialien in solchen Umgebungen selten erhalten sind.

Um diese Forschungslücke zu schließen, wendeten die Forschenden die moderne Zinkisotopenanalyse (δ⁶⁶Zn) auf Zahnschmelzproben von 24 Menschen und 57 Tieren an. Diese Methode reflektiert die trophische Ebene eines Individuums und ist besonders für tropische Umgebungen geeignet.

Die geochemischen Daten zeigen, dass pflanzliche Nahrung durchgehend einen wesentlichen Teil der menschlichen Ernährung bildete und im Zeitverlauf an Bedeutung gewann. Dies weist auf eine allmähliche Veränderung in der Nutzung und Bewirtschaftung der Ressourcen des Regenwaldes hin und nicht auf eine unmittelbare Reaktion auf die spätere Einführung der Landwirtschaft.

„Die archäologischen Funde aus Sri Lanka bieten eine seltene Möglichkeit, langfristige Mensch-Umwelt-Interaktionen in einer tropischen Umgebung zu untersuchen“, erklärt Dr. Oshan Wedage vom Institut für Geschichte und Archäologie der Universität Sri Jayewardenepura. „Die Ergebnisse verdeutlichen, wie die lokale Bevölkerung ihre Ressourcennutzung im Laufe der Zeit anpasste, insbesondere hinsichtlich der Nutzung von Pflanzen.“

„Diese Studie ergänzt eine wachsende Zahl von Belegen, dass tropische Regenwälder keine Hindernisse für die menschliche Besiedlung darstellten“, erläutert Prof. Patrick Roberts, Direktor der Abteilung für Koevolution von Landnutzung und Urbanisierung am MPI-GEA. „Vielmehr handelte es sich um Umgebungen, in denen Menschen dynamische Subsistenzstrategien entwickelten und über lange Zeiträume mit ihrer Umgebung interagierten.“

Über die regionalen Implikationen hinaus trägt die Studie zu breiteren Diskussionen über die Ursprünge der Landwirtschaft, Landnutzung und die Rolle der Pflanzenverwertung in der menschlichen Evolution bei. Die Ergebnisse stützen Modelle, nach denen die Landwirtschaft eher aus langjährigen Sammelpraktiken hervorgeht als aus abrupten Veränderungen der Subsistenzwirtschaft.

(Max-Planck-Institut für Geoanthropologie)

Originalpublikation:
Nicolas Bourgon, Marcus Oelze, Noel Amano, Oshan Wedage, Nimal Perera, Patrick Roberts
Pre-agricultural intensification of plant use in Pleistocene Sri Lankan rainforests
Nature Ecology & Evolution
DOI: 10.1038/s41559-026-03082-https://www.nature.com/articles/s41559-026-03082-66