12.09.2023, Technische Universität München
Bestäubung: Nicht nur auf die Bienen schauen
Forscherinnen der Technischen Universität München (TUM) haben herausgefunden, dass in der Frühsaison Insekten wie Wespen, Käfer und Fliegen eine entscheidende Rolle für die Bestäubung von Pflanzen in städtischen Umgebungen spielen. Für die so bedeutende Artenvielfalt ist zudem das Nahrungsangebot entscheidender als beispielsweise die Flächenversiegelung, so die Studienautorinnen. Gärtner:innen bekommen dadurch eine Schlüsselfunktion für die Biodiversität und Bestäubung im städtischen Raum.
Während die Interaktionen von zwischen Bienen und Nutzpflanzen bereits gut untersucht sind, ist das Wissen über die Rolle von anderen Insekten bei der Bestäubung bisher noch begrenzt. In einer Studie beobachteten Forschende der Professur für Urbane Produktive Systeme an der TUM daher, wie verschiedene Pflanzen- und Insektenarten interagieren. Durchgeführt wurde die Untersuchung in 30 Gemeinschaftsgärten in Berlin und München, die das Team von Mai bis August monatlich aufsuchte. Die Ergebnisse leisten einen Beitrag, Biodiversität besser zu verstehen und ihrem Verlust künftig entgegenzuwirken.
Unterschätzte Bestäuber: Wespen, Käfer und Co.
Honigbienen, Wildbienen und Hummeln übernehmen den überwiegenden Teil der Bestäubungsleistung. Die Forschenden stellten nun allerdings fest, dass in der Frühsaison andere Insekten wie Wespen, Käfer und Fliegen einen erheblichen Beitrag leisten. Besonders relevant ist dies, weil im Mai früh blühende Pflanzen Bestäubung benötigen, darunter bedeutende Nutzpflanzen wie Erdbeeren, aber auch viele Wildpflanzen. Dann sind diese eher unscheinbaren Insektenarten die häufigsten Blütenbesucher. „Viele dieser Bestäuber sind zudem robuster als Honigbienen und fliegen selbst unter schlechten Bedingungen noch. Ihr Beitrag zur Bestäubung der Pflanzen wird leider völlig unterschätzt“, stellt Forscherin Dr. Julia Schmack dar.
Blütenvielfalt entscheidend für Insekten
Auch wie sich Urbanisierung und damit einhergehende Veränderungen in Blühangebot und Nistmöglichkeiten für Insekten auf deren Vielfalt auswirken, ist bisher wenig untersucht. Bei ihren Beobachtungen stellten die Forschenden fest: Blütenvielfalt zeigt die stärksten Effekte auf die Biodiversität der Insekten. Flächenversiegelung, Gartengröße, Blütenmenge und Nistplätze haben nur geringen Einfluss. Insektenexpertin Schmack erklärt: „Städte bergen ein großes Potential, dem Artensterben entgegenzuwirken, indem wir Lebensräume für Pflanzen und Tiere schaffen.“
Insekten mit unterschiedlichen Nahrungsvorlieben
Um das Zusammenspiel zwischen Insekten und ausgewählten Nutz- und Wildpflanzen besser zu verstehen, beobachteten die Forschenden ihre Interaktionen. Die Insekten zeigten dabei unterschiedliche Nahrungsvorlieben. Lavendel wurde beispielsweise ausschließlich von Bienen angeflogen, Schafgarbe und Gänseblümchen nur von anderen Insekten. Andere Pflanzen zeigten ein breiteres Spektrum an Bestäubern. So bestäuben bei Oregano sowie Ringelblume hauptsächlich Honig- und Wildbienen. Bei Rotklee sowie Löwenzahn beobachtete das Forschendenteam überwiegend Ameisen und Schwebfliegen bzw. Ameisen und Käfer. Bei Erdbeeren sind Ameisen und Wildbienen am Häufigsten zu finden. Für Einwohner:innen von Städten ergibt sich somit ein großes Potenzial, mit ihrer Gartenarbeit mehr Biodiversität zu schaffen. Dr. Julia Schmack stimmen die Ergebnisse optimistisch: „Durch gezielte Pflanzungen können wir urbane Räume so gestalten, dass sie sich positiv auf Insekten auswirken“, so die Forscherin.
Originalpublikation:
Schmack, J.M., Egerer, M. Floral richness and seasonality influences bee and non-bee flower interactions in urban community gardens. Urban Ecosyst (2023). https://doi.org/10.1007/s11252-023-01353-9
12.09.2023, Universität Regensburg
Neue Bienenart für Deutschland in Regensburg entdeckt
Regenburger Masterstudent entdeckt die Östliche Schlürfbiene erstmals in Regensburg
Neben der allseits bekannten Honigbiene sind aus Deutschland nach neuestem Stand 604 Wildbienenarten bekannt. Während viele dieser Arten stark gefährdet, oder in Deutschland sogar bereits ausgestorben sind, kommen aber auch immer wieder neue Arten hinzu.
So zum Beispiel auch die Östliche Schlürfbiene (Rophites hartmanni), die vom UR-Masterstudenten Robert Zimmermann nun in Regensburg zum ersten Mal für Deutschland nachgewiesen wurde. Wie der Name bereits vermuten lässt, hat die Art ein östliches Verbreitungsgebiet und war bereits aus Linz (Österreich) bekannt.
Dass in Ausbreitung begriffene Insektenarten mit östlicher Verbreitung früh in Regensburg auftauchen ist kein Zufall: Das Donautal als wärmebegünstigter Korridor ist als Einwanderungsweg für viele Arten bekannt. Für diese Migrationsroute spricht auch ein weiterer Fund der Art nahe Straubing.
Trotz dieser günstigen Lage Regensburgs überraschte der Fund den UR-Biologie-Masterstudenten Robert Zimmermann, der für seine Masterarbeit bei Prof. Dr. Erhard Strohm die hiesige Wildbienenfauna erforscht. „Die Tiere passten zu keiner mir bekannten heimischen Art. Erst nachdem ich sie einem weiteren Experten vorlegte, konnte dieser bestätigen, dass es sich um eine neue Art für Deutschland handelte“, so Zimmermann zu seiner Entdeckung.
Zusammen mit der Ziest-Schlürfbiene (Rophites algirus) und der Späten Schlürfbiene (Rophites quinquespinosus) sind nun drei Arten dieser Gattung in Deutschland heimisch. Die Arten sind auf den Pollen von Lippenblütlern (Lamiaceae) spezialisiert und besuchen besonders gerne aufrechten Ziest (Stachys recta), bzw. Schwarznessel (Ballota nigra).
Der Fund ist zusammen mit einer neuen bundesweiten Checkliste der Wildbienen in der Fachzeitschrift „Anthophila“ des Kompetenzzentrums Wildbienen erschienen.
Originalpublikation:
Zimmermann, R., Schwenninger, H., Bertsch, L. (2023): Die Östliche Schlürfbiene Rophites hartmanni FRIESE, 1902 neu für Deutschland (Hymenoptera: Halictidae). Anthophila 1: 1-7.
Download: https://www.wildbienenzentrum.de/anthophila/
14.09.2023, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Langzeitseen als Motor für die Evolution von Süßwasserschnecken
In Millionen Jahre existierenden Langzeitseen entwickelten Süßwasserschnecken im Laufe der Erdgeschichte eine besonders große Vielfalt an Arten. Eine neue Publikation des SNSB-Paläobiologen Thomas A. Neubauer zeigt nun die Bedeutung dieser Ökosysteme für die Evolution von Süßwasserschnecken in einem globalen Maßstab und über geologische Zeiträume. Neubauer fasste die Entwicklungsgeschichte von Schnecken in Süßwasserökosystemen der letzten 340 Millionen Jahre zusammen. Die Analyse von Literatur und bisher verfügbaren Daten zu Verteilungen und Diversität von Arten im Laufe der Zeit führte zu einem neuen Verständnis von langlebigen Seen als Inseln der Evolution.
Schnecken (Gastropoda) sind für Paläontolog:innen ein Glücksfall: Wegen ihrer harten Schale sind diese Tiere sehr häufig als Fossilien erhalten. Schnecken bilden daher eine bedeutende und gut vertretene Tiergruppe im Fossilbefund der Erdgeschichte. Die meisten Schneckenarten lebten im Meer, aber auch Fossilien von Land- und Süßwasserschnecken finden Paläontolog:innen häufig.
Thomas A. Neubauer, Konservator an der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie (SNSB-BSPG) stellte die bisher umfangreichste Datenmenge für fossile Süßwasser-schnecken in einer Übersicht zusammen, um Muster und Zusammenhänge in deren Entwicklungsgeschichte zu erkennen. Er analysierte die globale Aus- und Verbreitung von Arten von den frühen Anfängen im Steinkohlezeitalter (Karbon) vor rund 340 Millionen Jahren bis ins Eiszeitalter (Pleistozän) vor etwa 12.000 Jahren.
Die neue Studie zur Entwicklungsgeschichte von Süßwasserschnecken hat nun unter anderem gezeigt: Seen, die über hunderttausende oder mehrere Millionen Jahre in der Erdgeschichte existierten, waren für Schnecken ein Motor für deren Evolution. In den sogenannten Langzeitseen entwickelten die Schnecken eine ganz besonders große Vielfalt an Arten, oftmals mit speziellen morphologischen Anpassungen. Ein Beispiel aus der jüngeren erdgeschichtlichen Vergangenheit ist der Pannon-See, der sich etwa vor 11,6 bis 4,5 Millionen Jahren zwischen Österreich im Westen und Rumänien im Osten erstreckte. Zur Zeit seiner größten Ausdehnung bedeckte der See eine Fläche von etwa zwei Dritteln der Fläche Deutschlands. Dieser Paläo-See überliefert die bisher höchste bekannte Vielfalt an Süßwasserschnecken weltweit. Während den über 7 Millionen Jahren seines Bestehens war der Pannon-See Heimat von etwa 580 Schneckenarten und brachte viele einzigartige Evolutionslinien hervor. Auch heute noch existierende Langzeitseen wie etwa der Ohridsee auf der Balkanhalbinsel, der Baikalsee in Sibirien sowie der Malawi- und Tanganyika-See in Ostafrika sind vergleichbare Inseln der Evolution.
„Diese seltenen Ökosysteme sind Archive der Evolution“, sagt Neubauer. „Durch ihre Langlebigkeit – wir sprechen von oft mehreren Millionen Jahren – unterscheiden sie sich deutlich von den meisten anderen Seen, die oftmals nur wenige Tausend Jahre alt sind. Sie erlauben einen genaueren Blick in die Veränderung von Arten durch die Zeit. Zeit spielt für die Evolution dabei die entscheidende Rolle. Nur in langlebigen Ökosystemen haben Arten genug Zeit zu ‚experimentieren‘. Die außergewöhnlichsten Beispiele für morphologische Veränderungen, besondere ökologische Anpassungen oder Größenzunahmen in Schnecken kommen aus Langzeitseen. Ähnliche Beispiele gibt es auch für viele andere Tiergruppen.“
Langzeitseen haben die Diversität und Verbreitung von Süßwassergastropoden weltweit beein-flusst. Ihre Entstehung und Langlebigkeit sind von tektonischen und klimatischen Prozessen über Millionen von Jahren bestimmt. Diese alten Ökosysteme sind seltene und wichtige Inseln für die Entwicklung von Süßwasserorganismen – laut Neubauer eine sogenannte „ökologische Gelegenheit“, in der sich Tiere und Pflanzen über lange Zeiträume ungestört entfalten konnten und dies auch heute noch tun.
Originalpublikation:
Neubauer, T.A. (2023), The fossil record of freshwater Gastropoda – a global review. Biol Rev. https://doi.org/10.1111/brv.13016
14.09.2023,Deutsche Wildtier Stiftung
Deutschland sucht Igel und Maulwurf
Vom 15. bis 25. September findet erstmals ein deutschlandweites Monitoring von Igel und Maulwurf statt. Die wissenschaftliche Leitung hat das Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) übernommen. Die Deutsche Wildtier Stiftung ruft gemeinsam mit den NABU-Naturguckern und der Deutschen Gartenbau-Gesellschaft dazu auf, Beobachtungen von Igeln sowie Maulwürfen und Maulwurfshügeln zu melden.
Zur Verbreitung des Igels und seines kleinen Verwandten, des Maulwurfs, gibt es in Deutschland überraschend wenige Daten. Das soll dieses Citizen-Science-Projekt ändern.
Igel lassen sich nach Anbruch der Dämmerung beobachten. Wenn Sie regelmäßig Igelbesuch im Garten haben, können Sie versuchen, diesen mit einem Foto zu dokumentieren.
Maulwürfe sind schwieriger zu entdecken. Aber ihre Erdhügel, deren Eingang im Gegensatz zu Wühlmaushügeln nahezu senkrecht in den Boden führt, sind ein guter Nachweis von Vorkommen des beinahe blinden Buddlers.
Bei der zehntägigen Aktion sollen ausdrücklich auch tote Tiere gemeldet werden, die beispielsweise dem Straßenverkehr zum Opfer gefallen sind.
In Großbritannien gibt es bereits seit über 20 Jahren ein landesweites Igelmonitoring unter breiter Beteiligung von Bürgerwissenschaftlern, das „National Hedgehog Survey“. Nach dem Start der ersten deutschlandweiten Untersuchung im September 2023 soll das Monitoring künftig zweimal im Jahr stattfinden. Die ersten Ergebnisse werden Ende Oktober auf der Jahrestagung der NABU-Naturgucker vorgestellt und auch online veröffentlicht.
Hier geht’s direkt zum Monitoring: https://NABU-naturgucker.de/igel.
15.09.2023, Universität Bayreuth
Dieselabgase schädigen Insekten: Bayreuther Tierökolog*innen erforschen erstmals die Auswirkungen auf Hummeln
Der Rückgang der Insekten bedroht weltweit viele Ökosysteme. Während die Auswirkungen von Pestiziden gut erforscht sind, fehlte es bisher an Erkenntnissen über die Folgen anderer anthropogener Schadstoffe. Tierökolog*innen der Universität Bayreuth haben jetzt erstmals die Auswirkungen von Dieselabgaspartikeln auf Hummeln untersucht. In zwei neuen Studien zeigen sie, dass diese Feinstaubpartikel den Organismus der Hummeln erheblich schädigen können, wenn sie dauerhaft über die Nahrung aufgenommen werden. Das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz hat die Forschungsarbeiten im Rahmen des Projektverbunds BayÖkotox gefördert.
Abgaspartikel von Diesel-Kraftfahrzeugen können beim Menschen zu Atemwegs- oder Lungenerkrankungen führen. In der freien Natur gelangen sie oftmals in den Nektar von Pflanzenblüten, von dem sich Hummeln und andere Insekten ernähren. Die Wissenschaftler*innen am Lehrstuhl für Tierökologie der Universität Bayreuth haben diese Konstellation im Labor nachgestellt. Als Modellorganismus wählten sie Hummeln der weit verbreiteten Art Bombus terrestris (Dunkle Erdhummel). In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse der Universität Bayreuth erzeugten sie in einem Vierzylinder-Dieselmotor, wie er häufig in PKWs vorkommt, Abgaspartikel, die durch Verbrennungsprozesse entstehen. Diese Partikel wurden dem Zuckerwasser beigemischt, mit dem die Hummeln im Labor täglich gefüttert wurden. Die Menge entsprach dabei der Menge von Dieselabgaspartikeln, wie sie bereits in Böden in der Nähe vielbefahrener Landstraßen nachgewiesen worden waren. Die Analyse der Partikel in den Bayreuther Laboratorien zeigte jetzt, dass sie teilweise aus elementarem Kohlenstoff bestehen, aber auch Schwermetalle und weitere organische Substanzen, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs), enthalten. PAKs stehen im Verdacht, für den Menschen toxisch zu sein und die Entstehung von Krebs zu fördern.
Veränderungen des Mikrobioms im Darm: Indizien für eine Schwächung des Immunsystems
Nachdem die Hummeln sieben Tage lang bei jeder Mahlzeit auch Abgaspartikel zu sich genommen hatten, stellten die Wissenschaftler*innen eine erheblich veränderte Zusammensetzung des Darmmikrobioms fest: Von den Bakterienarten, welche normalerweise die hauptsächlichen Bestandteile der Darmflora von Hummeln bilden, waren einige viel häufiger, andere dagegen seltener anzutreffen. Insbesondere das Bakterium Snodgrassella, das für die Bildung eines den Darm schützenden Biofilms wichtig ist, war nur noch in sehr geringer Anzahl vorhanden. Derartige Veränderungen im Darmmikrobiom sind in der Forschung dafür bekannt, dass sie bei Insekten die Immunität und die Resistenz gegen Krankheitserreger schwächen können und damit deren Sterblichkeit erhöhen.
Sinkender Fettgehalt des Körpers und erhöhte Sterblichkeit
In einer weiteren Studie stand die Frage im Fokus, wie sich die Partikel auf das Immunsystem der Insekten auswirken. Zehn Tage lang nahmen die Hummeln Abgaspartikel zu sich, die dem Zuckerwasser in unterschiedlich hohen Konzentrationen beigemischt waren. Danach war ihr Fettgehalt im Vergleich mit Hummeln, die normales Futter erhielten, erheblich gesunken. „Der verringerte Fettgehalt ist ein Indiz dafür, dass die Partikel im Körper der Hummeln Entgiftungsprozesse auslösen, die mit einem erhöhten Energieverbrauch verbunden sind. Auch diese Untersuchungen legen die Schlussfolgerung nahe: Die tägliche Aufnahme von Abgaspartikeln über die Nahrung versetzt den Organismus der Hummeln in Stress. Wir haben beobachtet, dass sich ihre Sterblichkeit signifikant erhöht“, sagt der Erstautor Frederic Hüftlein M.Sc., Doktorand am Lehrstuhl für Tierökologie.
Veränderungen der Genexpression: Weiteres Indiz für eine energieintensive Stressreaktion
Ebenso zeigten sich deutliche Veränderungen der Genexpression, der von Genen gesteuerten Herstellung lebenswichtiger Proteine. Die Analyse des Transkriptoms – dies ist die Gesamtheit der zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugten RNA-Moleküle – ergab, dass sich die Expression von 324 Genen verändert hatte. Die Produktion von RNA-Molekülen wurde bei 165 Genen intensiviert, bei 159 Genen hingegen verringert. Die beobachteten Veränderungen können als Indizien dafür gewertet werden, dass die über einen längeren Zeitraum mit der Nahrung aufgenommenen Abgaspartikel Abbauprozesse im Organismus der Hummeln fördern, Prozesse der Biosynthese hingegen verlangsamen.
„Vieles spricht dafür, dass es sich bei der veränderten Genexpression um eine Stressreaktion handelt, welche die Energieressourcen der Insekten angreift und schwächt. An der Universität Bayreuth planen wir in nächster Zeit weitere Untersuchungen, um diese Zusammenhänge noch genauer aufzuklären. Dabei wollen wir nicht nur einzelne Insekten, sondern ganze Kolonien betrachten und zusätzlich zu den Dieselabgasen noch andere anthropogene Stressfaktoren in die Forschungsarbeiten einbeziehen“, sagt Prof. Dr. Heike Feldhaar, Leiterin des Teilprojekts „Einfluss von Feinstaub auf Insekten“ im Bayerischen Projektverbund BayÖkotox.
Schädigende Auswirkungen nur bei chronischer Aufnahme der Partikel über die Nahrung
Die Autor*innen der neuen Studien betonen, dass sich erhebliche Beeinträchtigungen der Hummeln durch Dieselabgase nur dann feststellen ließen, wenn die Partikel über die Nahrung aufgenommen wurden. Experimente, bei denen die Partikel von den Hummeln eingeatmet wurden, ergaben keine Hinweise auf gesundheitliche Schäden. „Wenn die Hummeln einmalig oder nur im Verlauf von 48 Stunden mehrmals mit den Partikeln gefüttert wurden, blieben messbare signifikante Reaktionen aus. Auch der Fettgehalt im Körper der Hummeln änderte sich kaum. Entscheidend für eine Schädigung der Hummeln ist, dass die Aufnahme der Abgaspartikel chronisch ist, sich also innerhalb eines längeren Zeitraums wiederholt. Wenn Pflanzen und Böden belastet sind, ist eine chronische Exposition mit den Schadstoffen denkbar“, berichtet Dr. Matthias Schott vom Lehrstuhl für Tierökologie.
Die Autor*innen weisen zudem darauf hin, dass unter natürlichen Bedingungen auch eine nicht-tödliche Wirkung der Abgaspartikel für Hummeln problematisch sein kann. Denn meistens sind Hummeln in der Umwelt mehreren Stressfaktoren gleichzeitig ausgesetzt, beispielsweise weiteren Umweltschadstoffen wie Pestiziden oder auch hohen Tagestemperaturen im Sommer.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit in Bayreuth
„Seit etwa zehn Jahren ist in zahlreichen Regionen der Erde ein rascher Rückgang der Insekten zu beobachten. Diese Entwicklung ist besorgniserregend, weil Insekten viele wichtige Ökosystemfunktionen wie Bestäubung, Zersetzung von organischem Material und Schädlingsbekämpfung erfüllen oder dazu beitragen. Sie bilden zudem ein unentbehrliches Glied in den Nahrungsnetzen. Mittlerweile ist klar, dass die Umweltverschmutzung einer der Hauptgründe für diesen Rückgang ist. An der Universität Bayreuth wollen wir mit unseren Kompetenzen dazu beitragen, die Zusammenhänge von Ursachen und Wirkungen auch auf molekularer und zellbiologischer Ebene aufzuklären“, sagt Prof. Dr. Christian Laforsch vom Lehrstuhl für Tierökologie und verweist auf die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit im Projekt BayÖkotox.
Originalpublikation:
Dimitri Seidenath et al.: Diesel exhaust particles alter gut microbiome and gene expression in the bumblebee Bombus terrestris. Ecology and Evolution (2023), DOI: https://doi.org/10.1002/ece3.10180
Frederic Hüftlein et al.: Effects of diesel exhaust particles on the health and survival of the buff-tailed bumblebee Bombus terrestris after acute and chronic oral exposure. Journal of Hazardous Materials (2023), DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131905
15.09.2023, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Wie hessische Forschende Giftschlangen auf den Zahn fühlen
Nicht nur in den Tropen führen Schlangenbisse zu gefährlichen Vergiftungen – auch Bisse europäischer Giftschlangen können ernste körperliche Beschwerden hervorrufen. Doch ihr Gift enthält auch Wirkstoffe, die künftig gegen bakterielle Krankheitserreger eingesetzt werden könnten. Wissenschaftler*innen des Gießener Fraunhofer Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME und des hessischen LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik erforschen die Gifte europäischer Schlangen und haben kürzlich den Giftcocktail der in Griechenland heimischen Milosviper entschlüsselt. Ihre Publikation ist in der Fachzeitschrift „Frontiers in Molecular Biosciences“ erschienen.
Nicht nur in den Tropen führen Schlangenbisse zu gefährlichen Vergiftungen – auch Bisse europäischer Giftschlangen können ernste körperliche Beschwerden hervorrufen. Doch ihr Gift enthält auch Wirkstoffe, die künftig gegen bakterielle Krankheitserreger eingesetzt werden könnten. Wissenschaftler*innen des Gießener Fraunhofer Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME und des hessischen LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik erforschen die Gifte europäischer Schlangen und haben kürzlich den Giftcocktail der in Griechenland heimischen Milosviper entschlüsselt. Ihre Publikation ist in der Fachzeitschrift „Frontiers in Molecular Biosciences“ erschienen.
Kobras, Mambas oder Klapperschlangen – dass von solchen Giftschlangen eine Gefahr für Leib und Leben ausgehen kann, ist sicherlich den meisten Menschen bewusst. Weltweit ereignen sich jährlich beinahe drei Millionen Schlangenbisse, die bis zu hunderttausend Todesopfer fordern, vor allem in tropischen Regionen. Die Weltgesundheitsorganisation hat daher bereits vor kurzem Schlangenbisse als vernachlässigte Tropenkrankheit eingestuft. Doch auch in Europa gibt es Giftschlangen. Zwar geht von ihren Giftbissen häufig eine deutlich geringere Gefahr aus als von den tropischen Verwandten, dennoch können die Bisse einiger Arten Langzeitschäden und auch Todesfälle verursachen. Im Vergleich zu den Giftcocktails tropischer Schlangen sind die Gifte europäischer Tiere deutlich weniger erforscht. Hessische Wissenschaftler*innen des Fraunhofer Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME und der Justus-Liebig-Universität Gießen befassen sich daher in Forschungsprojekten im Rahmen des LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik und Projektförderungen der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit den vernachlässigten Giften von Kreuzotter und Co. Dabei ist es den Forscher*innen nun erstmals gelungen, die Giftzusammensetzung der berüchtigten Milosviper (Macrovipera schweizeri) zu entschlüsseln.
„Die Milosviper ist eine nahe Verwandte der Levanteviper, einer der gefährlichsten Giftschlangen Europas und des Nahen Ostens. Sie lebt nur auf wenigen Inseln der griechischen Kykladen, vor allem auf Milos“, so Dr. Tim Lüddecke, Leiter der Nachwuchsgruppe Animal Venomics am Fraunhofer IME und Forschungsleiter des Projektes. „Trotz ihrer nahen Verwandtschaft zu diesen gefährlichen Tieren und ihrer einzigartigen ökologischen Nische auf den Kykladen war uns das Gift der Milosviper völlig unbekannt“, führt Lüddecke aus. „Durch Anwendung modernster Massenspektrometrie, der so genannten Proteomics, konnten wir erstmals die Komponenten im Gift der Milosviper identifizieren. Wir können zeigen, dass ihr Giftcocktail nahezu identisch mit den Giften der verschiedenen Unterarten der Levanteviper ist und müssen schlussfolgern, dass es eine vergleichbare Potenz besitzt“, sagt Lüddecke. „Um unsere Hypothesen zu überprüfen, haben wir die Effekte des Milosvipergifts im Labor experimentell bestimmt. So haben wir seine schädigende Wirkung auf Gewebe anhand verschiedener Zelltypen und die Aktivität von Eiweiß abbauenden Enzymen gemessen und mit denen der Levanteviper verglichen. Tatsächlich ähneln sich die Effekte von Milosviper- und Levanteviper-Giften sehr stark“, erklärt Lennart Schulte, Doktorand der Arbeitsgruppe und Erstautor der Studie. „Milosvipern sind keine angriffslustigen Tiere und beißen Menschen lediglich, um sich zu verteidigen. Wir müssen aber davon ausgehen, dass sie in der Lage sind, medizinische Notfälle zu verursachen“, so Schulte weiter.
Obwohl die Studie bestätigt, dass Milosvipern nicht ungefährlich sind, lassen sich aus ihrem Gift möglicherweise in der Zukunft biomedizinische Anwendungen ableiten. „Wir haben mehrere Toxine identifiziert, die zu Proteinklassen mit bekannter Wirksamkeit gegen bakterielle Krankheitserreger gehören. Diese lassen sich eventuell einsetzen, um neue Leitmoleküle für die Wirkstoffentwicklung gegen Infektionskrankheiten zu entwickeln“, erklärt Lüddecke. „Wir haben erste Aktivitätsstudien mit dem Gift durchgeführt und zeigen, dass es in der Tat starke Wirksamkeit gegen einige medizinisch relevante Bakterien aufweist. Nun gilt es, diese Komponenten zu isolieren und weiterzuentwickeln“, führt Lüddecke aus. Erste Experimente, um die Gifte der Milosviper und naher Verwandter in ihre Bestandteile aufzutrennen, werden gerade vorbereitet.
Die nun veröffentlichte Arbeit unterstreicht, dass es auch jenseits der besonders gefährlichen, tropischen Arten noch viel über Schlangengifte zu lernen gibt. „Es ist von enormer Bedeutung, dass wir ein besseres Verständnis zur Giftzusammensetzung, der Funktion und den Vergiftungserscheinungen auch von europäischen Giftschlangen entwickeln“, so Lüddecke. „Wir werden dieser Aufgabe nun mit besonderem Fokus nachgehen und dabei insbesondere unsere in Deutschland vorkommenden Arten ins Visier nehmen. Über deren Gifte wissen wir ebenfalls nur wenig“, ergänzt Schulte.
Originalpublikation:
Publikation in Frontiers in Molecular Biosciences:
Lennart Schulte, Maik Damm, Ignazio Avella, Lilien Uhrig, Pelin Erkoc, Susanne Schiffmann, Robert Fürst, Thomas Timm, Günter Lochnit, Andreas Vilcinskas, Tim Lüddecke
“Venomics of the Milos viper (Macrovipera schweizeri) unveils patterns of venom composition and exochemistry across blunt-nosed viper venom”
https://doi.org/10.3389/fmolb.2023.1254058
