Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

03.05.2022, BUND
Achtung: Junge Wildkatzen im Wald! BUND appelliert: Wildkätzchen bitte im Wald lassen
Frühlingszeit ist Jungtierzeit – auch bei der Europäischen Wildkatze. Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) warnt in dem Zusammenhang vor der Verwechslungsgefahr zwischen Haus- und Wildkatze. Immer wieder kommt es zu folgenschweren Verwechslungen, weil wohlmeinende Spaziergänger*innen junge Wildkatzen aus dem Wald mitnehmen.
„Jetzt im Mai werden die jungen Wildkatzen mobil und spielen gern vor ihrem Versteck. Diese Tiere sind nicht hilflos und verlassen – ihre Mutter ist nur auf Mäusejagd und kommt bald zurück“, sagt Friederike Scholz, Wildkatzenexpertin beim BUND. Stoßen Wanderer*innen auf graugetigerte Kätzchen im Wald, sollten sie die Jungtiere in Ruhe lassen und sich zügig entfernen. Dann ist die Chance am höchsten, dass die Mutterkatze nicht irritiert wird und bald zurückkehrt.
„Wildkatzen sind streng geschützte Wildtiere, sie sind nicht zähmbar. Im Wald aufgesammelte Jungkatzen werden schnell sehr kratzbürstig. Bestenfalls werden sie dann als Wildkatze erkannt und landen in speziellen Auffangstationen. Doch nicht immer wird der Irrtum schnell erkannt“, so Scholz. Landen die Wildkatzen in Privathaushalten oder Tierheimen, sind oft schwere Verhaltensstörungen die Folge. Und verboten ist die Haltung von Wildkatzen ohnehin.
Nur in seltenen Ausnahmefällen sind die aufgefundenen jungen Wildkätzchen im Wald tatsächlich in Not. Bei Unsicherheiten sollten Spaziergänger*innen zu einem späteren Zeitpunkt nochmal zurückkehren, um die Situation erneut zu bewerten. Hat sich die Situation für die Wildkatze nicht verbessert, sollte man die untere Naturschutzbehörde im Landkreis oder den jeweiligen BUND-Landesverband kontaktieren.
Neben der Verwechslungsgefahr mit Hauskatzen gibt noch ein weiteres Problem für junge Wildkatzen: Wildkatzenmütter brauchen naturnahe, vielfältige Wälder mit viel Totholz, um ihre Jungen sicher verstecken zu können. Finden sie keine natürlichen Verstecke, werfen sie ihre Jungen auch oft in Holzstapeln am Wegesrand. Werden die aufgeschichteten Baumstämme dann abtransportiert, kommen die Jungtiere oft um. Mittlerweile werfen viele Wildkatzenmütter auch immer öfter ein zweites Mal im Spätsommer. Während der Aufzuchtzeit zwischen März und September sollten geerntete Holzstämme in Wildkatzengebieten daher entweder ohne Lagerung sofort abtransportiert werden oder die Holzstapel liegengelassen werden. Auch sollte vermieden werden, Flächen mit umgestürzten Bäumen im Frühling und Sommer mit schwerem Gerät zu räumen, da Wildkatzen hier besonders gerne ihre Jungen verstecken. Da aktuell aufgrund von Dürre, Sturmschäden und Borkenkäferbefall viel Holz aus den Wäldern geholt wird, ist diese Problematik von besonderer Bedeutung.

03.05.2022, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Die Ausbreitung der Hausratte war eng mit den Römern verknüpft
Neue DNA-Analysen haben Aufschluss darüber gegeben, wie sich die Hausratte, die unter anderem für die Ausbreitung des Schwarzen Todes mitverantwortlich gemacht wird, in Europa ausbreitete. Sie zeigen, dass das Nagetier unseren Kontinent in der Römerzeit und im Mittelalter gleich zweimal besiedelte. Die Studie, die von der University of York und der University of Oxford in Zusammenarbeit mit den Max-Planck-Instituten für Menschheitsgeschichte (Jena) und für evolutionäre Anthropologie (Leipzig) durchgeführt wurde, untersucht erstmals altes Erbgut dieser Spezies, die unter anderem auch als Schiffsratte bekannt ist.
Die Hausratte (Rattus rattus) gehört zusammen mit der Hausmaus (Mus musculus) und der Wanderratte (Rattus norvegicus) zu den drei Nagetierarten, die sich an das Leben in menschlichen Siedlungen angepasst und sich menschliche Nahrungsquellen und Transportmöglichkeiten zunutze gemacht haben. So ist es ihnen gelungen, sich weltweit zu verbreiten. In Europa war die Hausratte bis zum 18. Jahrhundert weit verbreitet, bevor ihre Population stark zurückging – höchstwahrscheinlich wurde sie von der neu eingewanderten Wanderratte verdrängt, der heute dominierenden Rattenart im gemäßigten Klima Europas.
Durch die Analyse der Genome alter Hausratten, deren Überreste bei archäologischen Ausgrabungen in Europa und Nordafrika gefunden wurden und die den Zeitraum vom ersten bis zum 17. Jahrhundert umspannen, haben die Forschenden neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie sich die Rattenpopulationen im Zuge des menschlichen Handels, der Urbanisierung und der Entstehung von Weltreichen ausbreiteten. Die Studie zeigt, dass die Hausratte Europa mindestens zweimal besiedelte: einmal zur Zeit der römischen Expansion, danach noch einmal im Mittelalter. Der Rückgang bzw. das Verschwinden der Ratten im frühen Mittelalter ist auch durch archäologische Funde belegt. Den Autorinnen und Autoren zufolge hing dies wahrscheinlich mit dem Zusammenbruch des römischen Wirtschaftssystems zusammen. Aber auch klimatische Veränderungen und die Justinianische Pest im sechsten Jahrhundert könnten eine Rolle gespielt haben. Als die Städte und der Fernhandel im Mittelalter wiederauflebten, kam es auch zu einer erneuten Ausbreitung der Hausratte.
Wiederholte Besiedlung Europas
„Wir wissen seit langem, dass die Ausbreitung von Ratten mit menschlichen historischen Ereignissen zusammenhängt und haben vermutet, dass die römische Expansion die Ratten nordwärts nach Europa gebracht haben könnte“, sagt David Orton von der University of York. „Aber ein bemerkenswertes Ergebnis unserer Studie ist, dass es sich dabei um ein einzelnes Ereignis zu handeln scheint: Alle unsere römischen Rattenknochen von England bis Serbien bilden genetisch gesehen eine einzige Gruppe.“ Er fügt hinzu: „Als die Ratten im Mittelalter wiederauftauchen, sehen wir eine völlig andere genetische Signatur – aber auch hier bilden alle unsere Proben von England über Ungarn bis Finnland eine einzige Gruppe. Einen deutlicheren Beweis für die wiederholte Besiedlung Europas hätten wir uns nicht wünschen können.“ „Die heutige Dominanz der Wanderrate hat die faszinierende Geschichte der Hausratte in Europa überblendet. Die genetischen Signaturen früher Hausratten zeigen aber, wie eng die Populationsdynamik dieser Tiere mit der des Menschen verbunden ist“, sagen Co-Autor Greger Larson und Co-Autorin Alex Jamieson von der University of Oxford.
Nach Ansicht der Autorinnen und Autoren könnte die Studie sogar Aufschluss über die Migrationswege des Menschen über die Kontinente hinweg geben. „Diese Studie ist ein großartiges Beispiel dafür, wie der genetische Hintergrund von Arten wie der Hausratte, die im Umkreis menschlicher Siedlungen leben, menschliche historische oder ökonomische Ereignisse widerspiegeln kann. Wir können noch viel von diesen häufig nicht für wichtig befundenen kleinen Tieren lernen“, sagt He Yu, Forscherin am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig.
Originalpublikation:
He Yu et al.
Palaeogenomic analysis of black rat (Rattus rattus) reveals multiple European introductions associated with human economic history
Nature Communications, 03 May 2022, https://doi.org/10.1038/s41467-022-30009-z

03.05.2022, Veterinärmedizinische Universität Wien
Wertvolle Lebensräume: Vögel sind echte Bahn-Fans
Auch aufgelassen und ungenützt schlägt die Bahn die Straße ökologisch deutlich. Das zeigt eine in „Agriculture, Ecosystems and Environment“ veröffentlichte polnisch-österreichische Studie unter Leitung der Vetmeduni, die aufgelassene Bahnstrecken hinsichtlich ihrer Qualität als Habitat für Vögel untersuchte. Vögel finden hier einen attraktiven Lebensraum vor, der vielfältige Möglichkeiten bietet und eine beachtliche Biodiversität aufweist. Von großer Relevanz ist dieser Lebensraum vor allem dort, wo Vögel aufgrund intensiver Landwirtschaft aus ihren angestammten Habitaten vertrieben werden.
In ihrer Studie verglichen die beiden Wissenschafter drei verschiedene Lebensraumtypen – ungenutzte Eisenbahnstrecken, unbefestigte Straßenränder und Felder in Bezug auf den Vogelreichtum und die Artenvielfalt. Im Rahmen ihres ganzjährigen Untersuchungszeitraum erfassten die Wissenschafter 9678 Individuen von 99 Vogelarten. An aufgelassenen Eisenbahnstrecken wurden 4614 Vögel aus 80 unterschiedlichen Arten gezählt, entlang von unbefestigten Straßen in Ackerbaugebieten waren es immerhin noch 3124 Individuen von 73 Arten, während auf Feldern nur 1940 Vögel aus 60 Arten gefunden wurden.
Potenzielles Instrument im Kampf gegen Biodiversitätsverlust
Die Studienergebnisse sind vor allem deshalb von Relevanz, da die fortschreitende Intensivierung der Landwirtschaft zu einer Verringerung natürlicher und naturnaher Lebensräume führt, was in einem Verlust an Biodiversität resultiert. Dazu Łukasz Dylewski, Department für Zoologie der Poznań University of Life Science in Polen und Marcin Tobolka vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni: „Auf Ackerland werden natürliche Lebensräume wie Ackerränder, Hecken und Wiesen zunehmend verkleinert oder verändert. Aufgrund starker regionaler Unterschiede sind deshalb an die örtlichen Gegebenheiten angepasste Systeme erforderlich, die die landwirtschaftliche Produktion und den Erhalt der Biodiversität in Einklang bringen.“
Laut den Studienautoren stellen aufgelassene Bahnstrecken ein potenzielles Instrument dar, das den Biodiversitätsverlust in landwirtschaftlichen Ökosystemen mindern und den Vogelschutz in intensiv bewirtschafteten Agrarlandschaften fördern kann. „Vegetationsstrukturen entlang ungenutzter Bahnstrecken können zu jeder Jahreszeit als alternative Rückzugsgebiete für Vögel fungieren, Nahrungsquellen, Nist-, Unterschlupf-, Sitz-, Sing- und Rastplätze bieten sowie eine Art ökologischen Korridor innerhalb einer intensiv genutzten Agrarlandschaft darstellen“, betont Tobolka.
Hohes Potenzial als alternative Lebensräume
Da solche Strukturen ein hohes Potenzial als alternative Lebensräume besitzen und für den Naturschutz von Vorteil sind, sollten diese im Rahmen von Landschaftsplanungsprogrammen berücksichtigt werden. Ungenutzte Eisenbahnstrecken können als eines von mehreren Instrumenten zur Minderung des Verlusts der biologischen Vielfalt auf landwirtschaftlichen Flächen eingesetzt werden, was laut den Studienautoren auch eines der Ziele der Gemeinsamen Agrarpolitik der Europäischen Union ist.
Originalpublikation:
Service:
Der Artikel „Unused railway lines as a contributor to bird abundance, species richness and diversity in intensively managed farmland“ von Łukasz Dylewski und Marcin Tobolka wurde in „Agriculture, Ecosystems and Environment“ veröffentlicht. Die Studie wurde vom National Science Center (Poland) unterstützt; Projekt 2016/21/N/NZ8/01289
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880921005247#fig0010

04.05.2022, Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart
Der Speiseplan eines Urzeit-Räubers
Vor 240 Millionen Jahren stand der Saurier und Krokodilvorfahre Batrachotomus an der Spitze der Nahrungskette.
Ein Team von Wissenschaftler*innen des Naturkundemuseums Stuttgart sowie der Universitäten Hohenheim (Stuttgart) und Fribourg (Schweiz) haben die Ernährungsgewohnheiten des Sauriers Batrachotomus kupferzellensis entschlüsselt. Er war der Spitzenräuber seines Ökosystems und gehörte zu der gefährlichsten Tiergruppe seiner Zeit, den sogenannten Pseudosuchiern. Durch die Analyse von hunderten versteinerten Knochen und Zähnen konnten die Forschenden zeigen, dass sich der Top-Räuber aus Südwestdeutschland von der Aasfresserei, der Jagd und sogar durch Kannibalismus ernährte. Bis sie von den Raub-Dinosauriern abgelöst wurden, standen diese Krokodilvorfahren in der Zeit der Trias an der Spitze der Nahrungskette. Das Team fand außerdem heraus, dass sich das Fressverhalten der heutigen Krokodile seit dessen Entstehung vor etwa 240 Millionen Jahren bis heute erhalten hat. Die Ergebnisse der multidisziplinären Studie wurden nun in der Fachzeitschrift „Palaeontology” veröffentlicht.
Der Saurier Batrachotomus, von dem mehrere fossile Teilskelette aus Fundstellen in Baden-Württemberg bekannt sind, sah aus wie ein Krokodil mit langen und aufgerichteten Gliedmaßen. Er war ein agiler, vierbeinig laufender Räuber und wurde bis zu sechs Meter lang. Seine Zahnkronen glichen Messerklingen mit gezackten Rändern, ähnlich wie die Zähne der später lebenden fleischfressenden Dinosaurier. Diese Zähne waren hervorragend an die räuberische Lebensweise angepasst. Er jagte in einer warmen und feuchten Sumpflandschaft zwischen großen Schachtelhalmen nach seiner Beute. Um herauszufinden, wie genau Batrachotomus lebte und sich ernährte, konzentrierte sich das Team um den Paläontologen am Naturkundemuseum Stuttgart, Dr. Eudald Mujal Grané, mit ihren Analysen nicht nur auf dessen überlieferte Knochen und Zähne. Es untersuchte auch fossile Knochen anderer Tiere, die in denselben Ablagerungen gefunden wurden. Hunderte Fossilien verschiedener Amphibien- und Reptilienarten wurden analysiert.
„Wir haben die Art der Biss-Spuren, wie Schnitte, Einstiche, Kratzer, Löcher und sogar fehlende Teile, die abgerissen wurden, auf den verschiedenen Fossilien sorgfältig überprüft. Wir wollten herausfinden, wer wen gejagt und gefressen hat und konnten den „Täter“ überführen: Fast alle Spuren stammen von dem Saurier Batrachotomus kupferzellensis. Das bestätigt uns, dass er der Spitzenjäger des Ökosystems war, der sogar die größten räuberischen Amphibien der Erdgeschichte, den Superlurch Mastodonsaurus, erbeutete“, so Dr. Eudald Mujal Grané, Erstautor der Veröffentlichung.
Nicht zuletzt deswegen ist die Namensbedeutung von Batrachotomus „Amphibienschlitzer“. Die Paläontolog*innen kamen zu einem weiteren verblüffenden Ergebnis: Batrachotomus biss auch seine Artgenossen. Dies deutet darauf hin, dass er kannibalistisch war – einer der wenigen Hinweise für ein solches Verhalten in den Fossilienaufzeichnungen. Möglich war diese umfangreiche Untersuchung zu den Ernährungsgewohnheiten des Krokodilvorfahren durch eine weitere Besonderheit: Sowohl Knochen bzw. Zähne der Räuber, als auch die gebissenen Organismen, sind in derselben Fossillagerstätte erhalten geblieben.
„Die Funde von Batrachotomus sowie der anderen Amphibien- und Reptilienarten stammen zu einem großen Teil aus Kupferzell und anderen Fundstellen in Baden-Württemberg. Viele davon befinden sich im Naturkundemuseum Stuttgart. Dieses weltweit bedeutende und umfangreiche Sammlungsmaterial ermöglichte es uns, die Ernährungsökologie von Batrachotomus im Detail zu untersuchen. Dies hilft uns bei der Rekonstruktion des damaligen Ökosystems. Die Erkenntnisse sind Grundlage für weitere Untersuchungen. Wir wollen verstehen, wie die Welt vor 240 Millionen Jahren, vor der Zeit der großen Dinosaurier ausgesehen hat“, so Prof. Dr. Rainer Schoch, Leiter der Abteilung Paläontologie am Naturkundemuseum Stuttgart und Mitautor.
Vergleiche mit ähnlichen Zähnen anderer ausgestorbener Reptilien geben auch Aufschluss über den ökologischen Status der Pseudosuchier. Obwohl Krokodilvorfahren und Dinosaurier ähnliche Zahnformen hatten, war ihre Ernährungsweise dennoch unterschiedlich. Die Wissenschaftler*innen fanden heraus, dass die Biss-Spuren fossiler und noch lebender Krokodile denen ihres Vorfahren Batrachotomus verblüffend ähnlich sind. Sie werten dies als einen Beweis für die erfolgreiche Ökologie einer Tiergruppe, die einst an der Spitze der Nahrungskette stand, später im Schatten der Dinosaurier lebte und viele Massenaussterben überlebt hat.
Originalpublikation:
https://doi.org/10.1111/pala.12597

04.05.2022, Universität Wien
Wie sich Oktopusse und Tintenfische vom bisher bekannten Muster der Evolution gelöst haben
Die Chromosomen von Kopffüßern unterscheiden sich stark von denen jeder anderen Tiergruppe
Ihre Tarnungsfähigkeit, ihr höchst interaktives Verhalten sind einzigartig im Tierreich – Oktopusse und andere Tintenfische sind komplexe Lebewesen. Die Entschlüsselung der Genome von Kopffüßern spielt eine zentrale Rolle, um diese Tiere besser zu verstehen. Ein Team an Wissenschafter*innen der Universität Wien rund um die Molekularbiolog*innen Oleg Simakov und Hannah Schmidbaur hat zwei multinationale Studien geleitet, um diese Wissenslücke zu schließen und die Geheimnisse der Kopffüßer-Genome aufzudecken. Beide Studien sind jetzt in Nature Communications erschienen.
Oktopusse oder Kraken, Sepien und Kalmare gehören zu den sogenannten Kopffüßern oder Cephalopoden, einer faszinierenden und andersartigen Tiergruppe. Ihre beweglichen Arme tragen Saugnäpfe und sie haben die Fähigkeit, sich durch Änderung ihrer Farbe an ihre Umgebung anzupassen. Diese Eigenschaften sowie ihr komplexes Nervensystem sind einzigartig im Tierreich. Seit langer Zeit studieren Wissenschafter*innen die Evolution dieser faszinierenden Tiere. Eine große Herausforderung, um zu verstehen, was hinter dieser morphologischen Komplexität steckt, war die Entschlüsselung der Genome der Kopffüßer. Das Genom von Kopffüßern ist auffällig groß, größer als die Genome ihrer Verwandten, der Mollusken, und ähnlich der Größe des menschlichen Genoms. Neue genetische Werkzeuge erlauben es, das gesamte Erbgut (Genom) von Cephalopoden unter die Lupe zu nehmen.
In den beiden Studien wurden die Genome des kalifornischen Oktopus (Octopus bimaculoides), des hawaiianischen Zwergtintenfischs (Euprymna scolopes) und des Langflossen Küstentintenfischs, auch Bostoner Markt-Tintenfisch genannt (Doryteuthis pealeii) herangezogen, dabei kamen mehrere neue Werkzeuge zum Einsatz, um die Organisation und Funktion des Genoms zu untersuchen.
Chromosomen von Oktopussen und anderen Tintenfischen unterscheiden sich stark von denen jeder anderen Tiergruppe
In der ersten Veröffentlichung (Albertin et al.) hat das wissenschaftliche Team der Universität Wien als Teil eines internationalen Teams unter anderem mit dem Marine Biological Laboratory der University of Chicago die Zusammensetzung der Chromosomen von Kopffüßern untersucht und herausgefunden, dass sich die Chromosomen von Oktopussen und Tintenfischen stark von denen jeder anderen Tiergruppe unterscheiden. Tierische Chromosomen sind einander sehr ähnlich, auch wenn die Tiergruppen evolutionär weit voneinander entfernt sind, wie die Wissenschafter*innen in einer früheren Studie zeigen konnten. Kopffüßer hingegen haben einen Weg gefunden, sich von diesem Muster zu lösen und völlig neue Kombinationen zu bilden. Dadurch ist ein ganz besonderer Karyotyp entstanden: Ihre Chromosomen sehen aus wie ein Mosaik aus den Bausteinen, die ansonsten bei anderen Tiergruppen gut erhalten geblieben sind.
„Neue Nachbarn“ im Genom bringen andere Wechselwirkungen mit sich
In der zweiten Veröffentlichung (Schmidbaur et al.) untersuchten die Wissenschafter*innen der Universität Wien ebenfalls in einem internationalen Team etwa unter Beteiligung des Research Institute of Molecular Pathology (IMP), des Tiergarten Schönbrunn in Wien, und des Marine Biological Laboratory der University of Chicago den Beitrag dieser Genomumstrukturierung zu den vielen bekannten morphologischen Neuerungen bei Kopffüßern. Die Studie konzentrierte sich auf genomische Regionen, die aus drei oder mehr Genen bestehen, die in dieser Kombination nur bei Kopffüßern zusammen vorkommen. Die Wissenschafter*innen haben herausgefunden, dass solche neuartigen Kombinationen an Genen, quasi neue Nachbarn, oft andere Wechselwirkungen miteinander haben als andere Teile des Genoms und an vielen der neuartigen Cephalopoden-Geweben, wie dem komplexen Nervensystem, beteiligt sind.
Beiden Studien zusammen zeigen schließlich eine sehr einzigartige genomische Organisation von Kopffüßern, die viele neue Forschungswege eröffnet. „Durch unsere Forschung ist jetzt deutlich geworden, dass wir, um die Biologie der Kopffüßer zu verstehen, zuerst die genetischen Bausteine dieser Tiere verstehen müssen – und solche Bausteine scheinen sich radikal und oftmals von dem zu unterscheiden, was wir von anderen Tieren kennen“, so Schmidbaur von der Ecology and Evolution Doctoral school (VDSEE) der Universität Wien.
Originalpublikation:
Caroline B. Albertin, Sofia Medina-Ruiz, Therese Mitros, Hannah Schmidbaur et al (2022). Genome and Transcriptome Mechanisms Driving Cephalopod Evolution. Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-022-29748-w.
Hannah Schmidbaur et al. (2022) Emergence of Novel Cephalopod Gene Regulation and Expression through Large-Scale Genome Reorganization. Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-022-29694-7

04.05.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Neuentdeckung: Ernst Haeckel und die Paläontologie
Bis vor kurzem war eine Verbindung des deutschen Zoologen Ernst Haeckel zur Paläontologie unbekannt – eine jüngst entdeckte Mitschrift seiner Vorlesung über „Paleontologie“ von 1866 wirft ein neues Licht auf den Naturgelehrten. Die Neuentdeckung wurde von Wissenschaftlern des Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen und der Friedrich-Schiller-Universität Jena in einem 119-seitigen Werk veröffentlicht. Entdeckt wurde das Dokument im Nachlass von Nikolai Miklucho-Maclay, einem Studenten Haeckels. Das neu erschienene Buch gibt die Mitschrift aus Haeckels Paläontologie-Vorlesung wieder als auch von der Tafel übertragene Zeichnungen.
Ernst Haeckel gilt als „deutscher Darwin“: Der 1834 in Potsdam geborene und 1919 in Jena verstorbene Mediziner, Zoologe, Philosoph, Zeichner und Freidenker trug ab den 1860er Jahren maßgeblich dazu bei, die Ideen Charles Darwins in Deutschland zu verbreiten. „Unsere jüngste Entdeckung zeigt, dass ‚Darwins Kampfhund‘ auch der Paläontologie und den Lebenswelten der Erdgeschichte zugetan war“, erzählt Prof. Dr. Uwe Hoßfeld von der Friedrich-Schiller-Universität Jena und fährt fort: „Das ist umso bemerkenswerter, da Haeckel sich vor allem mit wirbellosen Meerestieren wie Quallen beschäftigte, die so gut wie nie fossil erhalten bleiben.“
Gemeinsam mit seinem Jenenser Kollegen PD Dr. Georgy S. Levit und mit PD Dr. Ingmar Werneburg vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen hat der Jenaer Biologiedidaktiker eine bislang unbekannte Mitschrift aus einer Vorlesung von Ernst Haeckel in einem 119-seitigen Buch veröffentlicht. Die Aufzeichnungen stammen von einem damaligen Studenten Haeckels, dem späteren Ethnologen und Anthropologen Nikolai Miklucho-Maclay, und sie wurden im Archiv der Russischen Geographischen Gesellschaft in St. Petersburg entdeckt. Der Mitherausgeber des Buches und ehemalige Lehramtsstudent Christian Udo Rehm hat den Text für seine Staatsexamensarbeit im Detail transkribiert und die Skizzen der Mitschrift umgezeichnet. Zudem wurde die Vorlesungsaufzeichnung in einen wissenschaftshistorischen Kontext gesetzt.
„Die Vorlesungstätigkeit Haeckels erstreckte sich von 1861 bis 1909 über einen Zeitraum von 96 Semestern. In diesen 48 Jahren konnte er nur fünf Semester – oftmals wegen seiner Reisetätigkeit – nicht lesen. Über die Inhalte der gehaltenen Vorlesungen gibt es generell nur sehr wenige Aufzeichnungen; mit Miklucho-Maclays Vorlesungsskript zur Paläontologie haben wir erstmals eine komplette Mitschrift zu diesem Fachgebiet“, freut sich Levit und ergänzt: „Die Notizen bieten neben dem ästhetischen Eigenwert auch einen wertvollen Einblick in Haeckels Vortragsweise und seine Schwerpunktsetzung: Eher schnell ging er in nur wenigen Stunden durch die Zeitalter der Erdgeschichte, während er der Taxonomie und allgemein-zoologischen Themen deutlich mehr Zeit widmete.“
Am Zoologischen Institut der Universität Jena weht laut den Herausgebern des Buches immer noch „der Geist Ernst Haeckels durch die Hallen“: Es wird eine klassische Zoologie mit Vergleichender Anatomie und der theoretischen Einbindung in die Ideengeschichte der biologischen Wissenschaften gelehrt. Die Universität Tübingen ist hingegen seit dem Beginn des 19. Jahrhunderts ein Zentrum der Paläontologie – auch Haeckel waren die Schriften der Tübinger Paläontologen Friedrich August von Quenstedt und seines Studenten Franz Hilgendorf, welcher den ersten paläontologischen Nachweis für Darwins Evolutionstheorie vorlegte, vertraut.
„Auch heute noch werden Paläontologie und Zoologie leider häufig getrennt betrachtet. Haeckels Wirken hat – zeitbedingt – diese Entwicklung mit vorangetrieben, wie wir in unserer Einführung erläutern: Die wenigen bruchstückhaften Fossilien und das Fehlen von Methoden zu deren Einbindung in evolutionäre Analysen machten die Paläontologie für Haeckels Argumentationsketten eher uninteressant. Auf der anderen Seite betrachtete er, gerade in seinen frühen theoretischen Schriften, Paläontologie, Embryologie und Zoologie als innige Triade der Evolutionsforschung, was uns heute als Vorbild einer ganzheitlichen Naturschau dienen sollte. Um so wichtiger war es uns, dieses Buch gemeinsam mit biologischer, paläontologischer und wissenschaftshistorischer Perspektive zu veröffentlichen. In der Publikation finden sich zahlreiche Fotos aus unserer paläontologischen Sammlung – Stücke, die Haeckel aus den Büchern Quenstedts kannte“, erläutert Werneburg und resümiert: „So kommt zusammen, was zusammengehört!“
Originalpublikation:
Ingmar Werneburg, Uwe Hoßfeld, Christian Udo Rehm, Georgy Levit (Hg.). Vorlesung über Paleontologie von Ernst Haeckel. Scidinge Hall Verlag Tübingen. 119 Seiten, zahlr. Abbildungen, 24,90 Euro, ISBN: ISBN 978-3-947020-17-1

05.05.2022, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Zellteilung bei Moos und Tieren ähnlicher als gedacht
• Deutsch-Japanisches Forschungsteam der Universitäten Freiburg und Nagoya weist nach, was die Ebene der Zellteilung bei Pflanzen festlegt
• Mikroskopaufnahmen der Zellteilung bei genveränderten Moosen zeigen unerwartete Ähnlichkeiten zwischen Pflanzen und Tieren
• Erkenntnisse können helfen, Pflanzenwachstum besser zu verstehen
Damit aus einem Samen eine neue Pflanze wächst, müssen sich Zellen viele Male teilen. Die Tochterzellen können unterschiedliche Aufgaben übernehmen und sind nicht immer gleich groß. Wie Pflanzen die Ebene festlegen, an der Zellen während der sogenannten Mitose geteilt werden, erforschen Prof. Dr. Ralf Reski und Dr. Elena Kozgunova von der Universität Freiburg gemeinsam mit Prof. Dr. Gohta Goshima von der Universität Nagoya. Sie weisen nun in Moospflanzen der Art Physcomitrella nach, wie der Mitoseapparat in der Pflanzenzelle verankert wird: „In Mooszellen konnten wir einen unerwarteten Prozess beobachten, der die Teilungsebene in Pflanzen bestimmt. Der Ablauf ähnelt stärker der tierischen Zellteilung als bisher gedacht“, beschreibt Reski vom Exzellenzcluster CIBSS an der Universität Freiburg die Ergebnisse der Studie, die im Fachmagazin Nature Communications erschienen ist.
Wenn sich Zellen teilen, bilden die Mikrotubuli – ein dynamisches Geflecht von Proteinfilamenten – eine Mitosespindel, die die Chromosomen auseinanderzieht und in zwei Tochterzellen einordnet. Tiere unterscheiden sich dabei von Pflanzen: Die Mitosespindel bleibt – einmal gebildet – in der Pflanzenzelle immer am gleichen Ort. In Tierzellen wandert das unter dem Mikroskop sichtbare Gebilde während der Zellteilung umher. Dort, wo es stehen bleibt, teilt sich dann die Zelle. Das Besondere an Mooszellen: Ihnen fehlt im Ablauf der Mitose die Bildung eines Gürtels aus Mikrotubuli und Aktinfilamenten, beides Bestandteile des Zellskeletts. Bisher dachte man, dieses sogenannte Präprophaseband bestimme bei Pflanzen, wo die Spindel sich bildet und wo sie verankert wird. „Warum ist aber die Mitosespindel in Mooszellen unbeweglich wie in anderen Pflanzen, obwohl das Präprophaseband fehlt?“, fragte sich Kozgunova, Erstautorin der Studie und Humboldt-Bayer-Stipendiatin in Reskis Labor.
Bewegliche Spindel in Pflanzen bisher unbekannt
Zur Lösung dieses Rätsels langte das Team in die molekularbiologische Trickkiste: Sie veränderten Pflanzen des Kleinen Blasenmützenmoos Physcomitrella so, dass ihnen fünf Gene fehlten. Die Forschenden wussten, dass diese dem tierischen Gen eines Signalmoleküls ähneln, das für die Mitose wichtig ist: Das Protein TPX2 ist an der Bildung der Mitosespindel bei Tieren beteiligt.
In Moospflanzen ohne die TPX2-Gene beobachteten die Forschenden die Mitose unter dem Mikroskop. Sie stellten erstaunt fest: Bei diesen Zellen bewegte sich nun die Spindel während der Zellteilung. „Solche beweglichen Spindeln wurden noch nie bei Pflanzenzellen beobachtet!“, erklärt Kozgunova. Die veränderten Zellen teilten sich unregelmäßig, was im Laufe des Wachstums der Moospflanzen zu Missbildungen führte.
Ein Tauziehen des Zellskeletts
Indem die Forschenden nun das Aktinskelett der Zelle beeinflussten, zeigten sie, dass Aktinfilamente an der Mitosespindel zerren: „Es ist eine Art Tauziehen zwischen Mikrotubuli und Aktin, das die Mitosespindel in der Zelle ausrichtet. Das ähnelt sehr den Vorgängen in der tierischen Zelle“, berichtet Reski. Auch bei tierischen Zellen wird die Mitosespindel mit Hilfe der Aktinfilamente bewegt. Diese Erkenntnisse helfen den Forschenden herauszufinden, welche Signale das Schicksal von Zellen in der Entwicklung bestimmen. Sie hoffen, somit das Pflanzenwachstum besser verstehen und beeinflussen zu können.
Die Aufnahmen der Zellteilung entstanden im Life Imaging Centre, einer zentralen Einrichtung des Exzellenzclusters CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies an der Universität Freiburg.
Originalpublikation:
E. Kozgunova, M.W. Yoshida, R. Reski, G. Goshima (2022): Spindle motility skews division site determination during asymmetric cell division in Physcomitrella. Nature Communications 13, DOI: 10.1038/s41467-022-30239-1

05.05.2022, Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
Rosarote Flughörnchen: sind lumineszierende Säugetiere häufig?
Wenn das Fell verschiedener Säugetierarten ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, leuchtet es in Rosa- und Rottönen. Eine internationale Gruppe von Forschenden unter Leitung des Museums für Naturkunde Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin, hat das Molekül Porphyrin als Ursache für dieses Phänomen identifiziert. Dieser organische Farbstoff, der durch die körpereigene Entsorgung von Porphyrinen entsteht, lässt das Fell leuchten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der der Lumineszenz zugrundeliegende Prozess bei Säugetieren weit verbreitet ist. Untersucht wurden auch Felle aus der Sammlung des Berliner Naturkundemuseums.
Die Natur ist extrem reich an Farben. Wir nehmen nur einen begrenzten Teil des natürlichen Lichts als Farbe wahr; UV-Licht zum Beispiel ist für das menschliche Auge unsichtbar. Bei einem Prozess, der als Fotolumineszenz bekannt ist, kann UV-Licht jedoch absorbiert und als sichtbare Farbe wieder abgegeben werden. Fotolumineszenz ist ein bekanntes Phänomen bei wirbellosen Tieren. Zum Beispiel strahlen Skorpione blaues Licht aus, wenn sie UV-Licht ausgesetzt sind. In den letzten Jahren haben mehrere Wissenschaftler:innen jedoch Fotolumineszenz bei verschiedenen Säugetieren wie Igeln, Flughörnchen und sogar bei dem rätselhaften Schnabeltier gemacht. Das Phänomen hat nicht nur farbenfrohe Fotos hervorgebracht, sondern auch das Interesse der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Öffentlichkeit geweckt. Könnte diese Fotolumineszenz, wie oft vermutet, eine ökologische Funktion haben?
Forschende aus Deutschland, Frankreich, der Schweiz, Schweden und Norwegen wollten die Geheimnisse des leuchtenden Fells entschlüsseln. In früheren Studien wurde die Fotolumineszenz bei nachtaktiven Säugetieren beobachtet, aber nahe Verwandte, die tagsüber aktiv sind, lumineszieren nicht. Es war daher naheliegend, dass die Fotolumineszenz dazu dient, Partnerinnen anzulocken, mit Artgenossen zu kommunizieren oder um sich zu tarnen. In der aktuellen Studie wird diese Hypothese einer ökologischen Funktion aber verworfen, da die Bedingungen, die zur Erzeugung und Wahrnehmung der Fotolumineszenz erforderlich sind, in der Natur wahrscheinlich nicht vorkommen. Dazu bedürfte es einem konzentrierten UV-Strahl in einem ansonsten dunklen Raum.
Stattdessen haben die Forschenden den chemischen Ursprung der Fotolumineszenz aufgespürt. Mitarbeiter:innen des IPANEMA-Labors (CNRS, Frankreich) analysierten Fellproben von Schnabeltieren, Opossums, Igeln, Wieseln und Flughörnchen – ausgenommen dem Wiesel – auch aus der Sammlung des Museum für Naturkunde Berlin. Sie fanden heraus, dass es sich bei den für die Fotolumineszenz verantwortlichen Verbindungen um Porphyrine handelt, die in den Haaren abgelagert sind. Das Team beobachtete im Labor auch einen schnellen Verlust der Fotolumineszenz, da Porphyrine bei Sonneneinstrahlung schnell zerfallen. Porphyrine dienen als Bausteine für mehrere lebenswichtige Proteine in der Säugetierbiologie, und viele Organe produzieren sie ohnehin schon. Eine Überproduktion von Porphyrinen kann jedoch unter anderem zu schweren Hautverletzungen führen. Säugetiere können die Anhäufung von Porphyrinen verhindern, indem sie ihre Haare als Speicher nutzen, in denen das Sonnenlicht diese Moleküle effektiv abbaut. Das vorübergehende Vorhandensein von Porphyrinen in den Haaren bewirkt wiederum, dass das Fell leuchtet.
Da die untersuchten Säugetiere, die Porphyrin in ihren Haaren ablagerten, entfernt miteinander verwandt sind, vermuten die Wissenschaftler:innen, dass diese Strategie bei Säugetieren weit verbreitet ist. In Zukunft wird es wahrscheinlich weitere Berichte über leuchtende Säugetiere geben. Darüber hinaus erklärt diese neue Hypothese, warum nachtaktive Säugetiere leuchten, während ihre tagaktiven Verwandten dies nicht tun. Beide speichern Porphyrine in ihrem Fell, aber der Abbau erfolgt viel schneller, wenn die Sonne scheint.
Publiziert in: SLD Toussaint et al, Fur glowing under ultraviolet: in situ analysis of porphyrin accumulation in the skin appendages of mammals. Integrative Zoology, Open Access, DOI: https://doi.org/10.1111/1749-4877.12655

06.05.2022, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Der Wald als Schutzraum für Insekten in wärmeren Klimazonen?
Die Insektenvielfalt in Bayern geht zurück. Grund dafür ist unter anderem die Landnutzung, doch die Auswirkungen des Klimawandels sind noch weitgehend unbekannt. Eine Studie der Universität Würzburg hat nun näher untersucht, wie beide Faktoren bei der Entwicklung der Insektenvielfalt zusammenwirken und was gegen den Rückgang getan werden kann.
Etwa 75 Prozent unserer Nutzpflanzen und mehr als 80 Prozent der Wildpflanzen sind auf die Bestäubung durch Insekten angewiesen. Der Wert dieser Bestäubung wird weltweit auf bis zu 577 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt. Die bekanntesten Bestäuber sind Bienen, aber diese sind bei weitem nicht die einzigen Insekten, die diesen Dienst für den Menschen und die Natur erbringen – Fliegen, Käfer, Schmetterlinge und Motten spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.
Mehrere Studien haben in den vergangenen Jahrzehnten einen deutlichen Rückgang der Insektenpopulationen festgestellt – auch in Deutschland. Im Fokus stand bisher der Verlust geeigneter Lebensräume für die Insekten, zum Beispiel durch die Umwandlung von Naturgebieten in landwirtschaftliche oder städtische Flächen. Doch welche Folgen hat die Landnutzung in Kombination mit einem wärmeren und trockeneren Klima, speziell für bestäubende Insekten? Und was könnte getan werden, um mögliche negative Folgen abzumildern? Das hat eine neue Studie der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg untersucht.
Die zentralen Ergebnisse der Studie
Das Forscherteam der JMU und Kollegen zeigen zum ersten Mal, wie Klima und Landnutzung zusammen die Vielfalt bestäubender Insekten auf lokaler und landschaftlicher Ebene in Bayern beeinflussen. Auf der Grundlage von mehr als 3200 identifizierten Bestäuberarten von 179 Standorten in Wäldern, Grünland, Ackerland und städtischen Lebensräumen stellen sie eine Homogenisierung der Bestäubergemeinschaften in wärmeren Klimazonen fest. Dies deutet auf einen allgemeinen Verlust der Bestäubervielfalt unter zukünftigen Klimabedingungen hin.
Einzelne Taxa wie Bienen, Fliegen, Käfer, Schmetterlinge und Motten reagierten unterschiedlich auf wärmeres und trockeneres Klima, aber das allgemeine Muster zeigt, dass Landschaften mit einem höheren Waldanteil vielfältigere Bestäubergemeinschaften beheimaten. „Unsere wichtigste Erkenntnis ist, dass der Wald in der Landschaft die Auswirkungen der Klimaerwärmung bis zu einem gewissen Grad abfedern kann“, erklärt Cristina Ganuza, Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Professor Ingolf Steffan-Dewenter am Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie der JMU und Hauptautorin der Studie.
„Die Studie unterstreicht, dass neben der Bedeutung der Blühressourcen und den negativen Auswirkungen der intensiven Landnutzung auch die klimatischen Bedingungen eine zunehmend wichtige Rolle für den Erhalt der Bestäubervielfalt spielen. So wirkte sich beispielsweise die Kombination aus hohen Temperaturen und geringen Niederschlägen negativ auf die gesamte Bestäubervielfalt aus, während der Bienenreichtum in städtischen Gebieten durch höhere Durchschnittstemperaturen negativ beeinflusst wurde“, erklärt Steffan-Dewenter.
Besondere Relevanz für Natur und Mensch
Für eine hohe Bestäuberleistung brauche es eine hohe Bestäubervielfalt, so Ganuza. „Die Kombination aus fortschreitendem Klimawandel und aktueller Landnutzung wird es aber nur bestimmten Bestäuberarten ermöglichen, in den verschiedenen Lebensraumtypen zu überleben.“
„Wir kommen zu dem Schluss, dass ein großer Anteil an Waldfläche in der Landschaft als Zufluchtsort für Insekten vor der Klimaerwärmung dienen könnte“, so Ganuza. „Dies liegt wahrscheinlich daran, dass Wälder und Waldränder weitgehend natürliche Bedingungen bieten, die extreme Hitze und Trockenheit im Vergleich zu stärker vom Menschen beeinflussten Lebensräumen abpuffern.“
Ein weiterer Vorschlag der Forschenden wäre die Senkung der Lufttemperatur in Städten, zum Beispiel durch Begrünung. „Das könnte dazu führen, dass mehr Bienenarten in städtischen Gebieten leben können“, erklärt die Biologin. Kurzum: Insekten mögen es vielfältig. Und möglichst unterschiedliche Blütenpflanzen sind für die kleinen Tiere auf allen Flächen unerlässlich.
Kooperationspartner und Förderung
Die Würzburger Studie erschien kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advances. Sie entstand in Kooperation mit der Universität Bayreuth, der Technischen Universität München und der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf. Sie wurde gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst im Rahmen des Bayerischen Klimaforschungsnetzwerks im Forschungscluster „LandKlif – Auswirkungen des Klimawandels auf Artenvielfalt und Ökosystemleistungen in naturnahen, agrarischen und urbanen Landschaften und Strategien zum Management des Klimawandels“.
Originalpublikation:
Ganuza et al: “Interactive effects of climate and land use on pollinator diversity differ among taxa and scales”; in: Science Advances; doi: 10.1126/sciadv.abm9359

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