Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

02.10.2023, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Aktuelle Zählungen: 1,4 Millionen Wale, Delfine und Schweinswale im europäischen Atlantik
Wo leben welche Walarten? Und wie entwickeln sich die Bestände? Ein internationales Forschungsteam stellte Ergebnisse des bisher umfangreichsten Projekts zu Populationsgrößen und zur Verteilung von Kleinwalen in der Nordsee, Ostsee und angrenzenden Gewässern des europäischen Atlantiks vor.
Forschende acht europäischer Länder erfassten im Sommer 2022 über sechs Wochen aus Kleinflugzeugen und einem Forschungsschiff die Anzahl der Kleinwale in der Nordsee und den angrenzenden europäischen atlantischen Gewässern. Jetzt liegen die Auswertungen der Zählungen vor: Insgesamt 1,4 Millionen Wale, Delfine und Schweinswalen leben in den Gewässern von Südnorwegen bis Portugal. Dr. Anita Gilles, Institut für Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) koordinierte das Projekt mit dem Namen „Small Cetaceans in European Atlantic waters and the North Sea (SCANS-IV)“. Es ist der vierte Durchlauf der SCANS-Reihe, die 1994 begann und Schätzungen zur Populationsgröße und -verteilung von Walen und Delfinen im europäischen Atlantik ermöglicht. Weitere Zählungen erfolgten 2005 und 2016.
Die Ergebnisse
Das Forschungsgebiet war 1,7 Millionen Quadratkilometer groß, reichte von Südnorwegen bis zur Straße von Gibraltar und erstreckt sich bis zu den Gewässern westlich von Schottland sowie in die westliche Ostsee. Über einen Zeitraum von sechs Wochen erfassten acht Teams in Flugzeugen sowie ein Forschungsschiff das Gebiet systematisch entlang festgelegter Linien. Sie suchten entlang dieser sogenannten Transektlinien 75.000 Kilometer ab und erfassten tausende von Walgruppen 17 verschiedener Arten.
Die am häufigsten vorkommenden Arten waren Schweinswale mit 409.000, Gemeine Delfine mit 439.000 und Gestreifte Delfine mit 187.000 geschätzten Tieren. Hinzu kommen 146.000 Gemeine oder Gestreifte Delfine. Die Häufigkeit der anderen Delfinarten schätzen die Forschenden auf 126.000 Große Tümmler, 67.000 Weißschnauzendelfine und 4.000 Weißseitendelfine. Von den sich filtrierend ernährenden Bartenwalen leben errechnete 12.000 Zwergwale und 13.000 Finnwale in den ausgewählten Gewässern. Die Zahl der tieftauchenden Wale, die sich in küstennahen Gewässern hauptsächlich von Tintenfischen ernähren, verteilen sich auf 3.000 Grindwale, 148 Pottwale und 5.000 Schnabelwale verschiedener Arten. „Die Schätzung für die tieftauchenden Wale ist niedriger als in den früheren Erhebungen“, sagt Gilles, „es ist jedoch, insbesondere für diese Artengruppe, eine Mindestschätzung. Sie ist nicht vollständig mit den früheren Ergebnissen vergleichbar, da wichtige Lebensräume in offshore liegenden Gewässern westlich von Schottland für diese Zählung nicht erfasst werden konnten.“
Das Vorkommen des Gemeinen Delfins hat in der südlich von Irland gelegenen Keltischen See sowie im Südwesten des Vereinigten Königreichs und im westlichen Teil des Ärmelkanals zugenommen. Das deutet darauf hin, dass die Population sich nach Norden ausdehnt. Auch die früheren SCANS-Erhebungen hatten diese Tendenz bereits gezeigt.
Eine Ausdehnung nach Süden zeigt sich für Schweinswale – die am häufigsten im europäischen Atlantik vorkommende Kleinwalart. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die bereits 1994 in der Nordsee beobachtete Verlagerung der Schweinswalpopulation von Nordwesten nach Süden in den Jahren 2005 und 2016 auch 2022 fortsetzte, wobei sich die Verbreitung im Ärmelkanal sogar noch weiter ausdehnte. Die höchsten Dichten beobachteten die Forschenden in der zentralen und südwestlichen Nordsee. In der Nordsee haben sich über die 28 Jahre, die die Forschenden die Zählungen bislang durchführen, die Bestände von Schweinswalen und auch von Weißschnauzendelfinen und Zwergwalen nicht signifikant verändert. Die Schweinswalpopulation in der westlichen Ostsee, der Beltsee und dem südlichen Kattegat geht hingegen zurück. Die Helsinki-Kommission (HELCOM), die regionale Meeresschutzkonvention für die Ostsee, bewertete diese Population vor kurzem als „in einem nicht guten Zustand, da die Beifänge in der Fischerei nicht nachhaltig sind, was die Notwendigkeit von Erhaltungsmaßnahmen und einer weiteren Untersuchung der Belastungen für diese Population unterstreicht.“
Gilles stellte die Ergebnisse auf der Sitzung des beratenden ASCOBANS-Ausschusses (Agreement on the Conservation of Small Cetaceans in the Baltic, North East Atlantic, Irish and North Seas) vor. Sie sagte: „Die Ergebnisse der vergangenen drei Jahrzehnte haben unser Wissen zur Verteilung und Häufigkeit der unterschiedlichen Walarten in den europäischen Atlantikgewässern erheblich erweitert. Sie ermöglichen es uns, den Erhaltungszustand der Populationen zu bewerten und in Zusammenhang mit menschengemachten Stressfaktoren zu setzen. Diese groß angelegte Zeitreihe soll in den kommenden Jahrzehnten fortgesetzt werden.“
Zählung von Walen per Flugzeug und vom Schiff
Die Forschenden setzen für die Zählungen speziell für Meeresbeobachtungen geeignete Leichtflugzeuges ein, die lediglich in einer Höhe von 183 Metern und einer Geschwindigkeit von 185 Kilometern pro Stunde fliegen. In jedem Flugzeug befindet sich ein Team von drei Forschenden: Die beiden sogenannten Observer erledigen die eigentliche Beobachtungsaufgabe. Dafür sind die Flugzeuge mit runden, konvexen ‚Bubble‘-Fenstern ausgestattet, die den Observern einen ungehinderten Blick auf das Meer unter dem Flugzeug ermöglichen. Die dritte Person erfasst alle von den Beobachtenden übermittelten Daten mit einer Datenerfassungssoftware. Für das Gebiet im Golf von Biskaya setzten die Forschenden ein Forschungsschiff ein, da es für die Flüge zu weit vom Festland entfernt liegt.
Die SCANS-Reihe
Die Erhebung war eine Zusammenarbeit von Forschenden aus den acht Atlantik-Anrainerstaaten: Dänemark, Deutschland, Frankreich, den Niederlanden, Spanien, Schweden, Portugal und dem Vereinigten Königreich.
Die Daten der SCANS-Reihe sind eine wichtige Grundlage, um die Auswirkungen von Beifang und anderen zunehmenden anthropogenen Belastungen wie Offshore-Industrie, Schifffahrt und Fischerei auf Walpopulationen zu bewerten. Zudem erleichtert es SCANS, die Forderungen der EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie zur Bewertung des guten Umweltzustands, regionaler Meeresübereinkommen wie OSPAR und HELCOM zu erfüllen. Sie schreiben vor, die Kleinwalbestände in den Meeren regelmäßig zu erfassen und über den Erhaltungszustand der Arten und entsprechende Maßnahmen zu berichten.
Originalpublikation:
https://www.tiho-hannover.de/fileadmin/57_79_terr_aqua_Wildtierforschung/79_Bues…

04.10.2023, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Neue globale Gefährdungseinschätzung der Amphibien
Ein großes internationales Forscherteam hat die Gefährdung von mehr als 8.000 Amphibienarten untersucht. Die Ergebnisse wurden heute in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Koautor und SNSB-Zoologe Frank Glaw hat bei der Bewertung der Amphibien Madagaskars mitgearbeitet, wo fast 5% der weltweiten Amphibienarten leben.
Die Zerstörung von Lebensräumen und neuartige Krankheiten sind gut belegte Ursachen für den weltweiten Rückgang der Amphibien, die zu den am stärksten bedrohten Tiergruppen zählen. Nach der neuen Studie, die von der „Amphibian Red List Authority“ der IUCN (International Union for Conservation of Nature) koordiniert und von der Naturschutzorganisation Re:wild gemanagt wurde, entwickelt sich aber auch der Klimawandel immer mehr zu einer großen Bedrohung für Frösche, Salamander und Blindwühlen.
Die Arbeit bewertet das Aussterberisiko von mehr als 8.000 Amphibienarten aus aller Welt und kommt zu dem Ergebnis, dass rund 41% vom Aussterben bedroht sind. Zum Vergleich: Bei den Säugetieren sind es 26,5 %, bei den Reptilien 21,4 % und bei den Vögeln 12,9 %.
„Der Schutz und die Wiederherstellung der Wälder ist nicht nur für den Erhalt der biologischen Vielfalt, sondern auch für die Bekämpfung des Klimawandels von entscheidender Bedeutung“, sagte Jennifer Luedtke Swandby, Koordinatorin der Red List Authority der IUCN SSC Amphibian Specialist Group und Erstautorin der Studie. „Die Zerstörung und Verschlechterung von Lebensräumen durch die Landwirtschaft wie Ackerbau, Viehhaltung und Waldbau, die Entwicklung von Infrastruktur und anderer Industriezweige bleibt nach wie vor die häufigste Bedrohung und betrifft 93 % aller bedrohten Amphibienarten. Ein erweiterter Schutz der Lebensräume der Tiere und ihrer Verbindungskorridore, besonders in den Hotspots der Artenvielfalt, wird weiterhin von entscheidender Bedeutung sein.“
Diese Einschätzung teilt auch Frank Glaw, Kurator für Amphibien und Reptilien an der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM), der seit mehr als 30 Jahren die Frösche von Madagaskar erforscht. „Der fortschreitende Klimawandel wird in Zukunft wohl immer stärker zur Gefährdung der Biodiversität beitragen. Dies sollte aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass die andauernde Lebensraumzerstörung in Madagaskar und anderen Ländern noch immer bei weitem die größte Bedrohung für die Artenvielfalt darstellt. Wenn es nicht gelingt, einen erheblichen Teil der verbliebenen Regenwälder und Trockenwaldgebiete zu erhalten, könnten viele Spezies bereits ausgestorben sein, bevor die Auswirkungen des Klimawandels auf die Artenvielfalt deutlich spürbar werden.“
Fast 5% der weltweiten Amphibienfauna (derzeit 418 bekannte Arten) lebt ausschließlich auf Madagaskar und viele weitere bereits entdeckte Arten warten dort noch auf ihre wissenschaftliche Erstbeschreibung. Erst nach der taxonomischen Namensgebung kann auch eine Gefährdungseinstufung dieser Arten in der Roten Liste der IUCN erfolgen.
An der Studie waren über 100 Wissenschaftler:innen aus aller Welt beteiligt. Über viele Jahre lange erforschten die Expert:innen den Gefährdungsstatus der Amphibien auf allen Kontinenten der Erde. Die nun in der Fachzeitschrift Nature erschienene Publikation stellt eine Aktualisierung der ersten globalen Gefährdungseinschätzung der Amphibien aus dem Jahr 2004 dar.
Originalpublikation:
Luedtke, J.A., Chanson, J., Neam, K. et al. Ongoing declines for the world’s amphibians in the face of emerging threats. Nature (2023).
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06578-4
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06578-4#citeas

04.10.2023, Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
Zwei von fünf Amphibienarten vom Aussterben bedroht
Im Auftrag der International Union for Conservation of Nature’s Species Survival Commission (IUCN) haben mehr als 100 Forschende – darunter Mark-Oliver Rödel vom Berliner Naturkundemuseum – den Bedrohungsstatus der Amphibienarten erneut untersucht. Sie stufen mehr als 40% aller bekannten Arten als vom Aussterben bedroht ein. Die Zerstörung und Verschlechterung von Lebensräumen sind immer noch die wichtigsten Bedrohungsfaktoren. Aber auch der globale Klimawandel wird für den Amphibienrückgang immer wichtiger. Innerhalb der Amphibien sind Salamander die am stärksten bedrohte Gruppe. Eine neu auftretende Pilzkrankheit könnte verheerende Folgen für Salamander in Europa und den USA haben.
Die Studie, koordiniert von der IUCN, basiert auf einer zweiten globalen Bewertung des Gefährdungsstatus und der Gefährdungsursachen von über 8000 Amphibienarten, darunter 2286 Arten, die erstmals bewertet wurden. Mehr als 1000 Expert:innen auf der ganzen Welt haben ihre Daten und ihr Fachwissen eingebracht. Sie fanden heraus, dass zwei von fünf Amphibienarten (40%) vom Aussterben bedroht sind.
Zwischen 2004, der Veröffentlichung der ersten globalen Amphibienbewertung, und 2022 haben verschiedene Faktoren dazu geführt, dass mehr als 300 Amphibien stärker vom Aussterben bedroht sind. Für 39% dieser Arten war der Klimawandel die Hauptbedrohung. Für Amphibien ist der Klimawandel besonders bedrohlich, da sie vergleichsweise sehr empfindlich auf Veränderungen in ihrer Umwelt reagieren. Es wird auch erwartet, dass sich die Zahl der vom Klimawandel bedrohten Arten als sogar noch höher erweist, sobald bessere Daten verfügbar sind.
„Während der Mensch Veränderungen im Klima und in Lebensräumen vorantreibt, werden Amphibien zu Klimagefangenen. Sie können sich nicht weit bewegen, um der durch den Klimawandel verursachten Zunahme von Extremwetterereignissen oder ausbleibendem Regen zu entkommen“, sagte Jennifer Luedtke Swandby, Koordinatorin der Red List Authority der IUCN SSC Amphibian Specialist Group und Erstautorin der Studie. „Unsere Studie zeigt, dass wir diese Bedrohung nicht weiter unterschätzen dürfen. Der Schutz und die Wiederherstellung der Wälder ist nicht nur für den Schutz der biologischen Vielfalt, sondern auch für die Bekämpfung des Klimawandels von entscheidender Bedeutung.“
Die Zerstörung und Umwandlung von Lebensräumen als Folge der Landwirtschaft, der Infrastrukturentwicklung und der Umweltverschmutzung ist nach wie vor die wichtigste Bedrohung für Amphibien. Dies betrifft 93% aller bedrohten Amphibienarten. Für den Schutz der Amphibienvielfalt wird es besonders wichtig sein, essentielle Lebensräume zu erhalten und Korridore zwischen diesen zu schaffen, über die sich Amphibien ausbreiten können. Auch Krankheiten, wie die, die durch den Chytrid-Pilz verursacht werden, und Übernutzung tragen weiterhin zum Rückgang der Amphibienarten bei. Zerstörung und Umwandlung von Lebensräumen, Krankheiten und Übernutzung sind Bedrohungen, die durch die Auswirkungen des Klimawandels noch verschärft werden.
Die Studie ergab außerdem, dass drei von fünf Salamanderarten (60%) vom Aussterben bedroht sind, vor allem aufgrund der Zerstörung von Lebensräumen und des Klimawandels. Dies macht Salamander zur weltweit am stärksten bedrohten Amphibiengruppe. In Asien und Europa wurde vor wenigen Jahren ein neuer, tödlicher Salamanderpilz namens Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal) entdeckt. „Bsal hat bereits dazu geführt, dass Feuersalamanderpopulationen in Belgien, den Niederlanden und in Westdeutschland vom Aussterben bedroht oder nahezu ausgerottet sind“, sagt Mark-Oliver Rödel, Kurator für Amphibien und Reptilien am Museum für Naturkunde Berlin und Koautor der Studie. „Derzeit beobachten wir, dass sich die Krankheit in Süddeutschland ausbreitet und weitere Populationen und Arten von dieser Krankheit bedroht sind.“
Die Studie ist eine Aktualisierung der ersten globalen Bewertung der Amphibiengefährdung aus dem Jahr 2004. Letztere zeigte zum ersten Mal die sich abzeichnende Amphibienkrise und war die Grundlage für die Überwachung von Populationsveränderungen von vielen Amphibienarten und deren Ursachen. Sie legte damit auch die Grundlage für den Schutz vieler Arten. Laut der neuen Studie gelten derzeit fast 41% aller untersuchten Amphibienarten weltweit als bedroht, als stark gefährdet oder gefährdet. Im Vergleich dazu sind es bei Säugetieren 26,5%, bei Reptilien 21,4% und bei Vögeln 12,9%.
Die Studie dokumentiert, dass vier weitere Amphibienarten seit 2004 ausgestorben sind: die Chiriquí-Harlekin-Kröte (Atelopus chiriquiensis) aus Costa Rica, der Spitzschnauzen-Tagfrosch (Taudactylus acutirostris) aus Australien, Craugastor myllomyllon und der Falsche Jalpa-Bachsalamander (Pseudoeurycea exspectata) aus Guatemala; 27 weitere Arten gelten als möglicherweise ausgestorben. Insgesamt gelten mehr als 160 Amphibienarten als möglicherweise ausgestorben. Die Bewertung ergab jedoch auch, dass 120 Arten ihren Status auf der Roten Liste seit 1980 verbessert haben. Von den 63 Arten, deren Populationen sich als direkte Folge von Erhaltungsmaßnahmen erholten, war dies größtenteils auf Lebensraumschutz und –managementmaßnahmen zurückzuführen.
So hoffen die Autor:innen auch, dass Naturschützer:innen die Informationen aus dieser Studie nutzen werden, um den globalen Aktionsplan zum Schutz der Amphibien zu verbessern, Schutzmaßnahmen auf globaler Ebene zu priorisieren, zusätzliche Ressourcen für Schutzmaßnahmen zu akquirieren und politische Entscheidungen zu beeinflussen, die dazu beitragen können, den negativen Trend für Amphibien umzukehren.
„Amphibien verschwinden schneller, als wir sie erforschen können, aber die Liste der Gründe, sie zu schützen, ist lang, einschließlich ihrer Rolle in der Medizin, der Schädlingsbekämpfung, und der Warnung vor – auch uns betreffenden – Umweltveränderungen“, sagte Kelsey Neam, Koautorin der Studie. „Und während sich unser Artikel auf die Auswirkungen des Klimawandels auf Amphibien konzentriert, ist auch das Gegenteil von entscheidender Bedeutung: dass der Schutz und die Wiederherstellung von Amphibien aufgrund ihrer Schlüsselrolle bei der Gesunderhaltung kohlenstoffspeichernder Ökosysteme eine Lösung für die Klimakrise ist. Als globale Gemeinschaft ist es an der Zeit, in die Zukunft der Amphibien zu investieren, und das ist eine Investition in die Zukunft unseres Planeten.“

05.10.2023, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Wie männliche Moskitos das Vorhandensein nur eines X-Chromosoms kompensieren
Forschungsergebnisse könnten neue Lösungen zur Eindämmung von Malaria anstoßen – Publikation in der Fachzeitschrift Nature
Die Forschungsgruppe von Dr. Claudia Keller Valsecchi am Institut für Molekulare Biologie (IMB) in Mainz und ihre Kooperationspartner haben den Hauptregulator entdeckt, der für den Ausgleich der Expression von Genen auf dem X-Chromosom zwischen männlichen und weiblichen Malaria-Mücken verantwortlich ist. Diese Entdeckung hilft Forschenden beim besseren Verständnis der Evolution von epigenetischen Mechanismen, die für den Ausgleich der Genexpression zwischen den Geschlechtern verantwortlich sind. Diese Ergebnisse könnten zur Entwicklung neuer Lösungen beitragen, um die Verbreitung von Anopheles-Mücken und damit Malaria zu verhindern.
Molekulare Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Moskitos verstehen
Für die meisten von uns zählen Stechmücken wahrscheinlich zu den größten Plagegeistern unserer Erde. Mit ihrem quälenden Surren und ihren Versuchen, uns zu stechen und so unser Blut zu saugen, rauben sie uns den Schlaf. Dabei sind Mücken mehr als nur ein lästiges Übel: Sie können verschiedene schwere, manchmal sogar tödliche Krankheiten übertragen.
Zu den gefährlichsten Krankheiten, die Stechmücken übertragen können, zählt Malaria. Millionen Menschen sind von dieser Krankheit betroffen, die jährlich hunderttausende Todesfälle vor allem in afrikanischen Ländern verursacht. Malaria wird durch Plasmodium-Parasiten verursacht, die durch Mückenstiche von Anopheles-Mücken übertragen werden. Da nur weibliche Mücken stechen, weil sie Nährstoffe aus dem Blut zur Produktion der Eier benötigen, interessieren sich Forschende für molekulare Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Moskitos. Dies könnte bei der Entwicklung neuer Möglichkeiten im Kampf gegen Malaria hilfreich sein.
Genau wie beim Menschen wird das Geschlecht einer Mücke durch die Geschlechtschromosomen bestimmt: Weibchen weisen zwei X-Chromosomen (XX), Männchen ein X- und ein Y-Chromosom (XY) auf. Entsprechend weisen Männchen nur halb so viele X-Chromosomen wie Weibchen und damit auch nur eine halbe Gendosis der X-chromosomalen Gene auf. Dies wirkt sich entsprechend auf die Proteine aus und führt zu einem Ungleichgewicht. Unbalancierte Chromosomen können Entwicklungsverzögerungen und Erkrankungen auslösen, beispielsweise bei Down-Syndrom oder in vielen Krebsarten, wo unterschiedliche Chromosomen in fehlerhafter Anzahl vorliegen können. Um solche Probleme aufgrund der unterschiedlichen Kopien des X-Chromosoms in Männchen und Weibchen zu verhindern, haben viele Pflanzen und Tiere Wege gefunden, die Expression der X-chromosomalen Gene beim Männchen zu steigern. Dass dieser Prozess der Dosiskompensation in vielen Organismen existiert, ist schon länger bekannt. Wie dies aber auf molekularer Ebene bewerkstelligt werden kann, ist bislang erst in drei Modellorganismen verstanden. Bei den Anopheles-Mücken war der Balancierungsmechanismus bis jetzt völlig unbekannt. Das Forscherteam aus Mainz hat dieses Mysterium nun entschlüsselt.
SOA erkennt das männliche X-Chromosom und steigert dessen Expression
Agata Kalita, Hauptautorin der Studie und Stipendiatin des Boehringer Ingelheim Fonds (BIF) in Keller Valsecchis Gruppe, leitete diese Forschungsarbeit. Das Team kooperierte mit den Forschungsgruppen von Dr. Maria Felicia Basilicata von der Universitätsmedizin Mainz, Dr. Eric Marois von der Universität Straßburg in Frankreich und Prof. Dr. Franjo Weissing von der Universität Groningen in den Niederlanden. Die Forschenden stießen auf ein völlig neues Gen, das spezifisch in Anopheles-Mücken vorhanden, aber nur in Männchen funktionell ist. Sie tauften dieses mysteriöse Gen „SOA“ – abgeleitet von Sex Chromosome Activation – und entschlüsselten, dass SOA der Hauptregulator für den Ausgleich der X-Chromosom-Genexpression bei männlichen Mücken ist. Das SOA-Protein wirkt durch Bindung an X-chromosomale Gene und steigert deren Expression – allerdings nur bei Männchen. In Weibchen hingegen wird die Vorstufe des SOA-Proteins (SOA-RNA) durch den Prozess des alternativen Spleißens auf andere Weise zusammengefügt und deshalb produzieren diese nur ein stark verkürztes, nicht-funktionales SOA-Protein.
„Der Ausgleich der Genexpression von Geschlechtschromosomen ist bei einigen Spezies entscheidend für die Entwicklung, bei anderen Spezies fehlt dieser Mechanismus jedoch komplett. Wir haben herausgefunden, dass SOA bei Mücken zwar nicht überlebenswichtig ist, den Männchen jedoch einen Vorteil bei der Entwicklung verschafft“, erklärt Agata Kalita. Claudia Keller Valsecchi ergänzt: „Dies ist ein entscheidender Hinweis darauf, wie die Mechanismen, die die Genexpression bei Geschlechtschromosomen ausgleichen, überhaupt in der Evolution der Arten entstehen können.“ Maria Felicia Basilicata fügt hinzu: „Erkenntnisse über die molekularen Prinzipien, die auf Geschlechtschromosomen wirken, helfen uns ganz allgemein, Unterschiede zwischen Männern und Frauen und deren Chromosomen zu verstehen. Geschlechtsunterschiede sind in vielen Krankheiten beim Menschen von zentraler Bedeutung.“
Die Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, sind ein entscheidender Durchbruch für das Verständnis, wie Genexpression auf den Geschlechtschromosomen ausgeglichen wird. Die Wissenschaftler*innen mutmaßen, dass sich Mechanismen und Faktoren, die sich ausschließlich bei einem Geschlecht auswirken, als nützliche Strategie zur Verringerung der Anzahl blutsaugender Mückenweibchen erweisen könnten. Damit liefert das Forscherteam wichtige Erkenntnisse, welche im Kampf gegen Malaria relevant sein können.
Originalpublikation:
Agata Izabela Kalita et al.
The sex-specific factor SOA controls dosage compensation in Anopheles mosquitos
Nature, 28. September 2023
DOI: 10.1038/s41586-023-06641-0
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06641-0

05.10.2023, Goethe-Universität Frankfurt am Main
Korallenriffe wachsen voraussichtlich langsamer, als der Meeresspiegel ansteigt
Welche Bedeutung bestimmte Korallenarten für die Riffbildung während der vergangenen 9.000 Jahre hatte, hat ein Team von Wissenschaftlern der Goethe-Universität Frankfurt sowie Partnern aus Deutschland, den USA und Kanada analysiert. Dazu untersuchten und datierten die Forscher Korallenskelette in Bohrkernen, die den Riffen in Belize entnommen wurden. Die Ergebnisse zeigen nicht nur, dass bestimmte Korallenarten in der Vergangenheit aufgrund von Klimaveränderungen für längere Zeiträume verschwanden. Die Studie identifiziert zudem eine weitere klimabedingte Gefahr: Neben der Erwärmung und Versauerung der Ozeane bedroht auch der steigende Meeresspiegel die Korallenriffe.
Tropische Korallenriffe könnten zu den ersten Opfern des Klimawandels gehören. Der Lebensraum dieser Zentren der marinen Vielfalt wird nicht nur durch die globale Erwärmung, die Versauerung der Ozeane, die Verschlechterung der Wasserqualität sowie durch Krankheiten von riffbildenden Organismen bedroht. Zudem sind die Riffe nicht in der Lage, in ihrem Wachstum mit dem prognostizierten Meeresspiegelanstieg Schritt zu halten. Zu diesem Schluss kommt ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftlern des Instituts für Geowissenschaften der Goethe-Universität Frankfurt, der Firma ReefTech Inc., des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung, des Department of Earth and Environmental Sciences der Universität Ottawa und des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Ihre Ergebnisse basieren auf der Untersuchung von 22 Bohrkernen, die aus den Atollen und dem Barriereriff in Belize, dem größten Riffsystem im Atlantik, entnommen wurden, und anhand derer die Korallenwachstumsraten der vergangenen 9.000 Jahre, also in der aktuellen geologischen Epoche des Holozäns, bestimmt und datiert wurden.
Zusammen mit anderen Wissenschaftlern analysierte Prof. Eberhard Gischler, Leiter der Arbeitsgruppe Biosedimentologie am Institut für Geowissenschaften der Goethe-Universität Frankfurt, die Proben, die er und Dr. J. Harold Hudson aus Miami zwischen 1995 und 2002 entnommen hatten. Durch die Untersuchung der Bohrkerne – die zusammen 215 Meter lang sind – „konnten wir die Umweltbedingungen im Holozän detailliert und systematisch rekonstruieren. Auf diese Weise konnten wir bestimmen, ob der gegenwärtige Rückgang der Korallen und Korallenriffe tatsächlich beispiellos ist“, so Gischler. Insgesamt datierten die Wissenschaftler 127 Korallenfragmente mithilfe von Radioisotopenmethoden und werteten die Veränderungen der Korallenfauna in der Zeit mithilfe statistischer Tests aus, basierend auf mehr als 1100 fossilen Korallen. Durch die Radioisotopen-Datierung kann das Alter eines Materials anhand der Zerfallsraten der in der Probe enthaltenen radioaktiven Stoffe bestimmt werden.
Danach ermittelte das Team die räumlichen Abstände zwischen den Korallen in den Bohrkernen und bestimmte auf diese Weise ihre Wachstumsraten. Gischler: „Unsere Daten zeigen insgesamt einen Rückgang der Korallenwachstumsraten in Belize während des Holozäns. Mit 3,36 Millimetern pro Jahr liegen die durchschnittlichen Wachstumsraten der Riffränder zwar gleichauf mit denen in anderen Regionen des westlichen Atlantiks, sind allerdings etwas niedriger als im Indopazifik.“ Dies habe Auswirkungen auf die Zukunft vor allem tropischer Inselstaaten, die auf Korallenriffen basieren oder von ihnen geschützt werden, und muss auch im Zusammenhang mit dem Klimawandel betrachtet werden, erklärt Gischler. „Die Wachstumsraten liegen am unteren Ende der Prognosen des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) der Vereinten Nationen für den Anstieg des Meeresspiegels bis 2100.“
Die Forschungsergebnisse bestätigen den drastischen Rückgang lebender Korallen in der Karibik, wo viele Riffe inzwischen von Algen und unkrautartig wachsenden, generalistischen Korallenarten dominiert werden. Mit Blick auf die Entwicklung in der Vergangenheit stellten Gischler und seine Kollegen fest, dass stressresistente, riffbildende Korallen in den älteren Bohrkernabschnitten vorherrschen. „Am unteren Ende unserer Bohrkerne, das direkt über älterem, pleistozänem Riffkalk liegt, sind Pseudodiploria-Gehirnkorallen und Orbicella-Sternkorallen am häufigsten anzufinden – ein Indikator dafür, dass Mitglieder der Familie stresstoleranter Arten eindeutig dominieren“, erklärt Gischler. Sobald der Riffsockel jedoch vollständig überflutet war und sich die Umweltbedingungen verbesserten, nahm die Häufigkeit dieser Korallenarten ab.
Der Wechsel von Steinkorallen zu Algen und von gewöhnlichen Riffbauern zu unkrautartig wachsenden Arten unterstreicht laut den Autoren die zunehmende Bedeutung der Fertilität für die Korallengemeinschaft. Offensichtlich hilft ihnen genau diese Eigenschaft dabei, mit zunehmendem Umweltstress fertig zu werden.
Wachstumslücken im Vor-Anthropozän
Ein weiteres interessantes Detail, das die Bohrkerne zutage förderten, sind drei mehrere Hundert Jahre lange Lücken im Fossilbericht der schnell wachsenden, kompetitiven „Elchhornkoralle“ Acropora palmata in Belize – vor etwa 2.000, 4.000 sowie 5.500-6.000 Jahren. Die erste und die letzte stimmen mit den beiden Acropora-Lücken auf den Jungferninseln und in der Karibik überein und deuten wahrscheinlich auf Perioden höherer Temperaturen und vermehrter Sturmaktivität sowie auf eine geringere Nährstoffzufuhr als mögliche Ursachen hin, so die Forscher.
Im Unterschied dazu überschneidet sich die Lücke von vor rund 4.000 Jahren mit einem möglichen Massensterben weidender Stachelhäuter in der Region, was zu einem Anstieg des Vorkommens von Algen geführt haben könnte. Eine weitere mögliche Ursache für das Massensterben, die von den Autoren aufgeführt wird, ist ein möglicher Zusammenhang mit dem so genannten 4.2 k-Ereignis, einer Klimaveränderung, von der man annimmt, dass sie zu einer Dürre in den mittleren Breiten Nordamerikas und einer erhöhten Meeresoberflächentemperatur in den tropischen Ozeanen geführt hat.
Originalpublikation:
Eberhard Gischler, J. Harold Hudson, Anton Eisenhauer, Soran Parang & Michael Deveaux: 9000 years of change in coral community structure and accretion in Belize reefs, western Atlantic. Scientific Reports 13:11349 (2023), https://doi.org/10.1038/s41598-023-38118-5

04.10.2023, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Proteine würfeln ums Bienengeschlecht
Es war bisher unklar, wie genau das Geschlecht eine Biene festgelegt wird. Ein Forschungsteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) aus Biologen und Chemikern hat nun ein Schlüsselgen gefunden und den molekularen Mechanismus, der mit dem Gen verbunden ist. Dass dieser Prozess einem Spiel mit zwei Würfeln ähnelt, beschreiben sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science Advances.
Das Geschlecht eines Lebewesens hat erhebliche Konsequenzen für dessen Gestalt, Funktion und Verhalten. Welches biologische Geschlecht ein Organismus hat, wird in der Regel am Anfang des Lebens bestimmt. Beim Menschen entscheidet zum Beispiel das Vorhandensein des geschlechtsbestimmenden „Y-Chromosoms“, ob ein Mann entsteht.
Mit den geschlechtsbestimmenden Mechanismen bei den Honigbienen (Apis mellifera) befasste sich bereits im Jahr 1845 der schlesische Pfarrer Johann Dzierzon. Er entdeckte unter anderem die ungeschlechtliche Zeugung der männlichen Bienen – der „Drohnen“.
Bienen besitzen – anders als der Mensch – kein einzelnes, das Geschlecht bestimmendes Chromosom. Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Martin Beye vom Institut für Evolutionsgenetik der HHU fand jetzt heraus, dass das Geschlecht über nur ein einzelnes Gen, genannt „Csd“ (Complementary sex determiner), über einen besonderen Mechanismus festgelegt wird.
Dieses Gen kann über 100 verschiedene Ausprägungen haben, sogenannte Allele. In anderen Fällen, zum Beispiel bei Blumen, können verschiedene Allele eines Gens die Blütenfarbe festlegen.
Bei einer geschlechtlichen Befruchtung kommen die einfachen Chromosomensätze aus Ei- und Samenzelle zusammen, es entsteht ein doppelter – diploider – Chromosomensatz. Entsprechend liegt in jeder geschlechtlich befruchteten Biene nun zweimal eine Variante des Csd-Gens vor.
Die nächste Erkenntnis der Düsseldorfer Bienenforschenden: Wenn die beiden Allele des Csd-Gens unterschiedlich sind, entsteht eine weibliche Biene. Sind die Allele des Gens dagegen auf beiden Chromosomen gleich, entsteht eine männliche Biene. Da die Bienen dies aber verhindern wollen, um Inzucht zu vermeiden, werden diese Eier von den Arbeiterbienen nicht aufgezogen.
Die Frage war nun noch, wie sich diese Geschlechtsbestimmung auf molekularer Ebene vollzieht. Erstautorin Dr. Marianne Otte: „Dazu muss man wissen, dass jedes unterschiedliche Allel des Csd-Gens eine unterschiedliche Variante des zugehörigen Csd-Proteins erzeugt, die sich alle leicht unterscheiden. Wir konnten zeigen, dass nur unterschiedliche Csd-Proteine aneinander koppeln können und somit einen molekularen Schalter einschalten, der auf ‚weibliche Biene‘ steht. Sind die Proteine dagegen gleich, ist eine Kopplung nicht möglich und der Schalter bleibt aus, es entstünde eine männliche Biene, doch die wird nicht aufgezogen.“
Prof. Beye, der Letztautor der Studie in Science Advances ist: „Es ist wie ein molekulares Spiel mit zwei Würfeln: Nur gewinnt diesmal nicht der Pasch zweier gleicher Würfelaugen, sondern der Wurf muss zwei unterschiedliche Augenzahlen zeigen, damit im Ergebnis ein neues Lebewesen – ein Weibchen – aufgezogen wird.“
Die Drohnen entstehen dagegen aus einem unbefruchteten Ei, entsprechend haben diese männlichen Bienen nur einen einfachen Chromosomensatz mit gleichen Csd-Proteinen. Die Bienenkönigin entscheidet bei der Eiablage, dass sie dem Ei keinen Samen zuführt.
Dr. Otte: „Wir konnten ein über 100 Jahre altes Rätsel der Genetik lösen, indem wir es auf die Schalterfunktion des Csd-Proteins zurückführten.“ Prof. Beye zu den weiteren Forschungsfragen: „Unbekannt ist noch der Mechanismus, mit dem die Arbeiterinnen erkennen, ob das befruchtete Ei zwei unterschiedliche Csd-Proteine enthält und damit auf ‚weiblich‘ geschaltet ist. Da es im Bienenstock dunkel ist, muss es einen Geruchsreiz geben.“
Die Ergebnisse werden Maßnahmen zur Bienenzucht fördern.
Originalpublikation:
Marianne Otte, Oksana Netschitailo, Stefanie Weidtkamp-Peters, Claus A. M. Seidel, Martin Beye; Recognition of polymorphic Csd proteins determines sex in the honeybee. Science Advances (2023).
DOI: 10.1126/sciadv.adg4239