11.05.2026, Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie
Verändertes Verhalten konservierter Zellen formt das Gesicht des Hais
Forscher haben herausgefunden, dass die Zellen, aus denen das Gesicht entsteht, aus einem Programm hervorgehen, das bei allen Kieferwirbeltieren hochgradig konserviert ist; unterschiedliche Gesichtsarchitekturen entstehen jedoch durch das unterschiedliche Verhalten der Zellnachkommen.
Auf den Punkt gebracht:
Uralter Bauplan: Die Zellen, aus denen das Gesicht entsteht, gehen aus einem bei allen Kieferwirbeltieren tief konservierten Programm hervor
Entscheidender Unterschied: Die Unterschiede in der Gesichtsentwicklung haben ihren Ursprung im veränderten Verhalten der Zellnachkommen
Neues Modellsystem: Der Kleingefleckte Katzenhai ermöglicht die Identifizierung konservierter und divergierender Komponenten uralter Entwicklungsprogramme
Informationsreiche Quelle: Die Studie liefert einen hochauflösenden molekularen und dreidimensionalen Atlas der Gesichtsentwicklung bei einem repräsentativen Knorpelfisch, dem Kleingefleckten Katzenhai
Das meiste, was Wissenschaftler über die Gesichtsentwicklung wissen, stammt aus Studien an Knochenwirbeltieren wie Mäusen, Hühnern und Zebrafischen. Ihre evolutionären Gegenstücke, die Knorpelfische, sind jedoch bislang weitgehend unerforscht geblieben. Diese Wissenslücke hat unser Verständnis davon eingeschränkt, wie sich die Gesichtsstrukturen am Ursprung der Kieferwirbeltiere entwickelt haben.
Um dieser Frage nachzugehen, untersuchte das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Markéta Kaucká am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie den Kleingefleckten Katzenhai (Scyliorhinus canicula). Durch die Kombination von Einzelzell-Transkriptomik mit hochauflösender molekularer Bildgebung und Synchrotronstrahlungs-Mikro-Computertomographie (SR- µCT) verfolgten die Forscher die Entwicklung der kranialen Neuralleistenzellen – jener Zellpopulation, die für den Aufbau des Gesichts verantwortlich ist.
Die Architekten des Wirbeltiergesichts
Kraniale Neuralleistenzellen sind eine transiente Population multipotenter Zellen, die nur in Embryonen von Kieferwirbeltieren vorkommt und eine zentrale Rolle beim Aufbau von Kopf und Gesicht spielt. Sie entstehen während der frühen Entwicklung an der Grenze der Neuralplatte (dem zukünftigen Gehirn), lösen sich von dort ab und wandern in bestimmte Regionen des Embryos. Dort differenzieren sie sich zu einer Vielzahl von Geweben, darunter ein Großteil des kraniofazialen Skeletts, Knorpel, Bindegewebe und Teile des peripheren Nervensystems. Aufgrund ihres breiten Entwicklungspotenzials und ihrer Schlüsselrolle bei der Formung der Gesichtsstrukturen gelten kraniale Neuralleistenzellen als wichtiger Motor der Evolution des Wirbeltierkopfes.
Ein gemeinsamer Bauplan über 400 Millionen Jahre hinweg
Die Forscher fanden heraus, dass kraniale Neuralleistenzellen bei Haien, die sich vor mehr als 400 Millionen Jahren von den Knochenwirbeltieren abgespalten haben, einem Entwicklungsprogramm folgen, das dem der Knochenwirbeltiere sehr ähnlich ist. Diese Zellen entstehen und wandern auf eine hochkonservierte Weise. Dies deutet darauf hin, dass der grundlegende „Bauplan“ für die Gesichtsbildung bereits früh in der Evolution der Kieferwirbeltiere festgelegt wurde und über verschiedene Abstammungslinien hinweg beibehalten wurde.
Wo Unterschiede entstehen: Veränderungen im Zellverhalten
Trotz dieser gemeinsamen Grundlage deckt die Studie eine entscheidende Quelle für Variationen auf: das Verhalten der Neuralleistenzellnachkommen (Tochterzellen). Beim Katzenhai sammeln sich die Nachkommen der Neuralleistenzellen zunächst hinter dem Auge und warten dort, anstatt sich wie bei der Maus oder dem Huhn zur Vorderseite des sich entwickelnden Gesichts zu bewegen. Entscheidend ist, dass aus diesen Zellen später dennoch die entsprechenden anatomischen Regionen entstehen, was darauf hindeutet, dass ähnliche Ergebnisse über unterschiedliche Entwicklungswege erreicht werden können.
„Wir hatten erwartet, dass die einzigartige Gesichtsform des Hais auf unterschiedliche Eigenschaften der kranialen Neuralleistenzellen zurückzuführen ist; das ist jedoch nicht der Fall“, sagt Dr. Elio Escamilla-Vega, Erstautor der Studie. „Das zentrale genetische Programm der kranialen Neuralleistenzellen ist bemerkenswert konserviert, und stattdessen sind die Dynamik und das Verhalten der Nachkommen der Hauptunterschied.“
Warum blieb dies bisher verborgen?
„Hai-Embryonen entwickeln sich mehrere Monate lang in einer festen Eihülle, wo sie gut vor der Umgebung geschützt sind. Dies erschwert die Anwendung von Methoden, die Forscher bei anderen Modellorganismen routinemäßig einsetzen, wie beispielsweise die Zelllinienverfolgung bei Mäusen und Zebrafischen oder die Farbstoffverfolgung bei Hühnern. Dies ist eine der größten Herausforderungen bei der Arbeit mit einem solch einzigartigen Nicht-Modellorganismus“, sagt Dr. Kaucká.
Die Forscher arbeiteten mit dem Forschungszentrum DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) und Dr. Jörg Hammel zusammen und nutzten die Synchrotronstrahlungs-Mikro-Computertomographie, um die frühe Entwicklung des Katzenhais zu verstehen. „Durch Gewebekontrastierung in Kombination mit attenuationsbasierten Röntgenstrahlen können wir Bilder von sich entwickelnden Haien in 3D mit zellulärer Auflösung erzielen“, sagt Dr. Jörg Hammel von DESY. In Kombination mit der Färbung verschiedener Gene konnten die Forscher Zellen, Gewebe und Organe in sich entwickelnden Katzenhai-Embryonen zuverlässig segmentieren und die zelluläre Dynamik während der gesamten Entwicklung verstehen.
Die Forscher haben alle Daten hinterlegt, um sie der Forschungsgemeinschaft zugänglich zu machen. „Der Katzenhai wird in der Forschung immer häufiger eingesetzt“, sagt Dr. Escamilla-Vega, „aber im Vergleich zu traditionellen Forschungsorganismen ist seine Entwicklung noch weitgehend unerforscht. Wir wollten den Wissenschaftlern diese Ressourcen zur Verfügung stellen, da noch so viele interessante Informationen darin zu erschließen sind.“
Diese Forschung wurde von der Max-Planck-Gesellschaft und dem Forschungszentrum DESY (Hamburg, Deutschland), einem Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft HGF (Antrag I-20230087), finanziert.
Originalpublikation:
Elio Escamilla-Vega, Andrea P. Murillo-Rincón, Louk W. G. Seton, Ann-Katrin Koch, Stella Kyomen, Carsten Fortmann-Grote, Jörg U. Hammel, Timo Moritz, Markéta Kaucká; Developmental dynamics of catshark cranial neural crest cells provide insights into gnathostome facial evolution. Development 1 May 2026; 153 (9): dev205258. doi: https://doi.org/10.1242/dev.205258
11.05.2026, Universität Wien
Mathematische Analysen zeigen, wie Arten bei Anpassung an Grenzen stoßen
Studie liefert wichtige Erkenntnisse für den Naturschutz
Wenn Arten Veränderungen in ihrer Umwelt ausgesetzt sind, können sie in ihrem aktuellen Lebensraum überleben, indem sie sich genetisch an die neuen Bedingungen anpassen. Diese Fähigkeit ist jedoch nicht unbegrenzt. In einer in PNAS veröffentlichten Studie zeigt die Biomathematikerin Jitka Polechová von der Universität Wien, dass es selbst bei nur allmählich voranschreitenden Umweltänderungen einen Kipppunkt gibt, an dem die Anpassung plötzlich scheitern kann. Wenn dies geschieht, können die Verbreitungsgebiete von Arten schrumpfen oder Populationen in separate Teilpopulationen zerfallen.
Die Faktoren zu verstehen, die die Grenzen der Anpassung bestimmen, ist unerlässlich, um vorherzusagen, wie Arten auf den Klimawandel und andere Umweltbelastungen reagieren werden. Bislang haben theoretische Ansätze ökologische und evolutionäre Prozesse weitgehend getrennt betrachtet. In der Natur werden Populationen jedoch durch das Zusammenspiel beider Prozesse geprägt. Die neue Studie untersucht, unter welchen Bedingungen Populationen in der Lage sind, ausreichend genetische Variation aufrechtzuerhalten, um sich an Veränderungen in ihrer Umwelt anzupassen, und wann die Anpassungsfähigkeit an ihre Grenzen stößt.
Ein Kipppunkt bei der Anpassung
Die Studie entwickelt quantitative, überprüfbare Vorhersagen dafür, unter welchen Bedingungen sich Populationen anpassen können und wo die Grenzen dieser Anpassungsfähigkeit liegen. Die Ergebnisse zeigen, dass vor allem drei messbare Faktoren bestimmen, ob Arten sich an Umweltänderungen anpassen können und ob sich ihre Verbreitungsgebiete ausdehnen oder zusammenbrechen: die Geschwindigkeit der Umweltänderung, das Ausmaß räumlicher Variation in der Umwelt und die Stärke sogenannter genetischer Drift – der zufälligen Schwankungen in der Häufigkeit genetischer Varianten in kleinen Populationen.
Die Studie zeigt, wie Anpassung plötzlich scheitern kann. Wenn sich die Umweltbedingungen ändern, passt die genetische Zusammensetzung einer Population immer weniger zu ihrer Umgebung. Die Größe einer lokalen Population kann dann abnehmen und sie dadurch anfälliger für genetische Drift machen. Wenn Drift im Verhältnis zu Selektion stärker wird, gehen Varianten, die für die Anpassung wichtig sind, leichter verloren. Dies führt zu einem Rückgang der genetischen Vielfalt und erschwert dadurch wiederum die Anpassung, wodurch eine Abwärtsspirale entsteht. Wenn die genetische Varianz schwindet und Populationen sich nicht mehr an veränderte Bedingungen anpassen können, zieht sich das Verbreitungsgebiet immer weiter zusammen oder die Population zerfällt plötzlich in räumlich getrennte Teilpopulationen.
Warum genetische Drift wichtig ist
Ein entscheidender Faktor ist hierbei die sogenannte „Nachbarschaftsgröße“ – die Anzahl der Individuen in einem lokalen Gebiet, die miteinander Gene austauschen. Ist der lokale Genpool klein, haben zufällige Verschiebungen in der Häufigkeit genetischer Varianten – genetische Drift – einen starken Einfluss. Ein stärkerer Austausch von Genen zwischen Subpopulationen kann dem entgegenwirken, indem er mehr Varianten einbringt und die Stärke der genetischen Drift verringert, wodurch die genetische Variation erhalten bleibt. Eine größere Nachbarschaftsgröße kann daher Populationen helfen, sich unter voranschreitenden Umweltveränderungen weiter anzupassen und zu überleben.
Implikationen für die Erhaltung von Arten
Die Studie liefert einen theoretischen Rahmen für den Naturschutz, der konkrete, überprüfbare Vorhersagen macht. Sie zeigt, dass selbst allmähliche Umweltveränderungen Populationen an einen Kipppunkt bringen können, jenseits dessen sie plötzlich zusammenbrechen. Sie unterstreicht, wie wichtig es ist, den Austausch genetischer Varianten zwischen Populationen aufrechtzuerhalten. Sie identifiziert, wann Maßnahmen zur Verbesserung der Konnektivität zwischen Populationen besonders vorteilhaft sein können, um Populationen über einer kritischen Schwelle zu halten und ihr Anpassungspotenzial zu erhalten.
Originalpublikation:
Polechová J. (2026) Evolution of Species‘ Range and Niche in Changing Environments. In PNAS.
DOI: 10.1073/pnas.2604510123
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2604510123
13.05.2026, Ruhr-Universität Bochum
Wie Wasserflöhe ihre Fressfeinde aufspüren
Wasserflöhe, auch Daphnien genannt, sind Verteidigungskünstler: Wenn ihre Räuber in der Nähe leben, verändern sie ihren Körperbau so, dass sie schwerer zu fressen sind. „Die Räuber senden chemische Signalstoffe aus, die die Daphnien wahrnehmen können“, erklärt Prof. Dr. Linda Weiss von der Ruhr-Universität Bochum. Mit ihrem Team identifizierte sie eine Chemorezeptor-Genfamilie, die den Bauplan für die entsprechenden Rezeptoren enthält und somit an der Wahrnehmung der Räuber-Signale beteiligt ist. Eine Gruppe um Dr. Annette Graeve, Joshua Huster und Prof. Dr. Linda Weiss beschreibt die Ergebnisse in der Zeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“, online veröffentlicht am 6. Mai 2026.
Die Forschenden arbeiteten mit drei Daphnien-Arten, die nicht nur von unterschiedlichen Fressfeinden bedroht werden, sondern deren Räuber auch verschiedene chemische Signale aussenden und so unterschiedliche Verteidigungsreaktionen auslösen. Daphnia magna wird in Anwesenheit der Urzeitkrebse Triops kugelrund; Daphnia longicephala macht sich durch einen vergrößerten Kopf weniger handhabbar für Rückenschwimmer; und Daphnia lumholtzi lässt sich verlängerte Kopfdornen und Schwanz-Stachel zur Verteidigung gegen Stichlinge wachsen.
Dass die Räuber chemische Signale aussenden, die sogenannten Kairomone, war bereits bekannt. Unklar war jedoch, welche Rezeptoren die Daphnien nutzen, um die Kairomone zu detektieren. Das Bochumer Team hatte sogenannte ionotrope Rezeptoren im Verdacht, bei denen sich durch die Bindung eines Moleküls ein Ionenkanal öffnet.
In Daphnien und auch in anderen Organismen sind diese ionotropen Rezeptoren in Gerüste von Co-Rezeptoren eingebettet, die den Rezeptorkomplex in der Membran verankern und die verschiedenen Untereinheiten funktionell miteinander verbinden. Die Rolle dieser Co-Rezeptoren, genauer gesagt der Untertypen IR25a and IR93a, interessierte die Bochumer Biologinnen und Biologen. Sie schalteten die Expression der beiden Gene gezielt aus, sodass die Daphnien diese Co-Rezeptoren nicht mehr herstellen konnten.
Rezeptor-Produktion unterdrückt
Normalerweise werden die Rezeptorproteine gebildet, indem die entsprechenden Gene im Zellkern abgelesen und als Boten-RNA ins Zellplasma exportiert werden. Hier wird die Boten-RNA in ein Rezeptor-Protein übersetzt, welches schließlich in die Zellmembran, eingebaut wird vor allem in den chemosensorischen Antennen der Daphnien.
Diesen Prozess störte das Team mit der RNA-Interferenz-Methode: Die Forschenden injizierten RNA-Fragmente in die Daphnien. Diese Fragmente lagerten sich an die Boten-RNA an und verhinderten dadurch deren Übersetzung in ein Rezeptor-Protein.
Keine Verteidigungen ohne Co-Rezeptoren
Daphnien, die aufgrund der RNA-Interferenz die Co-Rezeptoren IR25a and IR93a nicht herstellen konnten, bildeten keine Verteidigungen aus – auch wenn sie in Anwesenheit ihrer Fressfeinde aufgewachsen waren. Das äußere Erscheinungsbild der Tiere ohne Co-Rezeptoren sah genauso aus wie das von Kontrolltieren, die nicht zusammen mit Fressfeinden aufgewachsen waren. Dieser Effekt zeigte sich bei allen drei untersuchten Arten. Die beiden unterdrückten Co-Rezeptoren müssen demnach eine Rolle bei der Wahrnehmung der chemischen Signale spielen, welche die Räuber aussenden.
„Wir interessieren uns für die Dynamiken von Räuber-Beute-Interaktionen, weil wir erwarten, dass der Klimawandel Einfluss auf solche Beziehungen haben wird, zum Beispiel indem durch einwandernde Arten neue chemische Signale in das System eingetragen werden“, sagt Linda Weiss. „Wird die chemische Kommunikation gestört, kann das die Wirksamkeit von Verteidigungsreaktionen untergraben und letztendlich Folgen für Fraßraten oder Populationsdynamiken und schließlich Konsequenzen für die Stabilität ganzer Nahrungsnetze im Süßwasser haben.“
Originalpublikation:
Annette Graeve, Joshua Huster, Julia Mayweg, Ronja Fiedler, Jana Plaßmann, Deria Görl, Alina Keilmann, Simon Alev, Petra Wahle, Linda C. Weiss: Predator Cue Detection in Daphnia Involves Ionotropic Receptors IR25a and IR93a, in: Proceedings of the Royal Society B, 2026, DOI: 10.1098/rspb.2025.3283, https://royalsocietypublishing.org/rspb/article/293/2070/20253283/481604/Predato…
13.05.2026, Rote-Liste-Zentrum
Rote Liste: Wichtige Bewohner unserer Böden bedroht?
Die Mehrzahl der in Deutschland vorkommenden Hundertfüßer und Doppelfüßer gilt derzeit als „Ungefährdet“. Diese positive Nachricht darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass 42 der insgesamt 182 in Deutschland etablierten einheimischen Arten und Unterarten ausgestorben, bestandsgefährdet oder extrem selten sind. Das zeigt die neue Rote Liste der Hundertfüßer und Doppelfüßer, die das Bundesamt für Naturschutz (BfN) gemeinsam mit dem Rote-Liste-Zentrum (RLZ) jetzt veröffentlicht hat. So ist beispielsweise der erst kürzlich in Deutschland wiederentdeckte Meeres-Hundertfüßer (Strigamia maritima) vom Aussterben bedroht.
Hundertfüßer und Doppelfüßer sind oft übersehene, aber bodenökologisch bedeutsame Organismengruppen. Während Hundertfüßer als Räuber die Bestände von kleinen Beutetieren in der Bodenstreu regulieren, tragen Doppelfüßer als wichtige Zersetzer maßgeblich zum Abbau organischer Substanz bei, da sie sich zum Großteil von verrottenden Pflanzen und Tieren sowie von Algen und Pilzen ernähren. Aufgrund der hohen Bindung der Tiere an ihren Lebensraum sowie ihrer eingeschränkten Mobilität, reagieren sie besonders empfindlich auf Umweltveränderungen, wie den Verlust und die Zerschneidung von geeigneten Lebensräumen. Dies macht sie zu vulnerablen Arten.
Die Rote Liste bewertet alle 182 in Deutschland etablierten und einheimischen Arten und Unterarten (Taxa) der Hundertfüßer und Doppelfüßer. 6 Arten der Hundertfüßer (3,3 %) und 15 Arten der Doppelfüßer (8,2 %) gelten als bestandsgefährdet (Rote-Liste-Kategorien 1, 2, 3, G), darunter 4 Arten (2,2 %), die vom Aussterben bedroht sind, 9 stark gefährdete und 7 gefährdete Arten (4,9 % bzw. 3,8 %). Für eine weitere Art (0,5 %) kann das Ausmaß ihrer Gefährdung aufgrund der unzureichenden Datenlage nicht exakt angegeben werden. Weitere 20 Taxa (11,0 %) sind extrem selten. Eine Doppelfüßer-Art (0,5 %) ist in Deutschland ausgestorben oder verschollen. 127 Taxa der Hundert- und Doppelfüßer (69,8 %) gelten aktuell als „Ungefährdet“.
Dank einer verbesserten Datengrundlage konnte die Gefährdungseinstufung differenzierter erfolgen, als noch 2016: 10 Arten wurden in eine günstigere Rote-Liste- Kategorie eingestuft, während 20 Arten in eine schlechtere Rote-Liste-Kategorie eingestuft werden mussten. „Die neue Rote Liste der Hundertfüßer und Doppelfüßer zeigt: Auch die Biodiversität unserer Böden gerät zunehmend unter Druck.“, sagt Sabine Riewenherm, Präsidentin des Bundesamtes für Naturschutz. „Hundertfüßer und Doppelfüßer leisten einen wesentlichen Beitrag zur Funktionalität von Böden und zum Erhalt eines intakten Naturhaushalts. Dennoch werden Bodenorganismen wie diese oft übersehen und bislang unzureichend erforscht. Die verbesserte Datengrundlage der Roten Liste ist daher ein wichtiger Schritt, um die Bodenfauna stärker in den Naturschutz einzubeziehen.“
Darüber hinaus wurde in der Roten Liste eine erhöhte Verantwortlichkeit Deutschlands für die weltweite Erhaltung von 12 Doppelfüßer-Taxa ermittelt. Diese Taxa kommen entweder nur oder fast nur hierzulande vor oder die hier lebenden Bestände sind hochgradig von anderen Populationen isoliert. Die 4 Taxa, die weltweit nur in Deutschland vorkommen, also endemisch sind, haben ihren Verbreitungsschwerpunkt im Schwarzwald.
Um die in Deutschland vorkommenden Hundertfüßer und Doppelfüßer besser zu schützen, empfehlen die Autorinnen und Autoren insbesondere den Erhalt und die Förderung strukturreicher Lebensräume sowie deren bessere Vernetzung durch Verbindungskorridore als zentrale Schutzmaßnahmen. Dr. Peter Decker, Koordinator der Roten Liste der Hundertfüßer und Doppelfüßer, ergänzt: „Auch der Klimawandel macht uns Sorgen und verursacht ein stilles Sterben unter unseren Füßen. Hitze, Dürre und Extremwetter verringern die Zahl geeigneter Lebensräume, lassen die Populationen vieler feuchtigkeits- und kühleliebender Arten schwinden und nehmen ihnen zunehmend die Chance auf Erholung.“
Rote Liste Zentrum
13.05.2026, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Der Schwarm hat ein Gedächtnis. Wie Fische und Vögel sich gegenseitig austricksen
In den Schwefelquellen Südmexikos leben riesige Fischschwärme. Die Schwefelmollys schwimmen wegen des Sauerstoffs direkt unter der Wasseroberfläche, das macht sie anfällig für Vogelangriffe. Sie schützen sich mithilfe spektakulärer La-Ola-Wellen. Eine Studie des Exzellenzclusters „Science of Intelligence“ (SCIoI) mit dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) zeigt: Auch die Vögel passen sich an. Die Fische wiederum scheinen mit einer Form des „Schwarmgedächtnisses” zu reagieren. Ein einzigartiges Beispiel dafür, dass Tiere Informationen vergangener Ereignisse nicht nur individuell, sondern vorübergehend auch in den Dynamiken eines Kollektivs speichern können.
Durch Zusammenarbeit können Tiergruppen Erstaunliches leisten. Manche Fische, Vögel oder Insekten agieren als Schwarm, fliehen gemeinsam vor Räubern, verarbeiten Informationen und koordinieren ihre Bewegungen mit erstaunlicher Präzision. Schwefelmollys gehören dabei zu den eindrucksvollsten Beispielen. Wenn räuberische Vögel die Fischschwärme angreifen, reagieren die Mollys mit kollektiven Wiederholungswellen: schnellen, synchronisierten Tauchbewegungen, die sich wie sichtbare Schockwellen – oder La-Ola-Wellen – über die Wasseroberfläche ausbreiten. Frühere Studien des Forschungsteams hatten bereits gezeigt, dass diese Wellen eine effektive Verteidigungsstrategie sind. Sie verringern den Jagderfolg der Vögel und verlängern die Zeit bis zum nächsten Angriff.
Eine zentrale Frage blieb jedoch bislang unbeantwortet: Wie reagieren die Räuber darauf? Nehmen sie die Nachteile hin? Oder haben sie Strategien, um die kollektive Verteidigung zu umgehen? Um diesen Fragen nachzugehen, analysierte das Forschungsteam 800 Angriffe der drei Vogelarten, die in freier Wildbahn Jagd auf Schwefelmollys machen. Dazu zählen Eisvögel wie der Amazonasfischer und der Grünfischer, aber auch der Schwefelmaskentyrann. Wochenlang warteten die Forschenden nahezu regungslos am Schwefelfluss im mexikanischen Bundesstaat Tabasco auf die Angriffe der Vögel auf die Fische. Diese Geduldsprobe brachte schließlich rund 120 Stunden Videomaterial und einen der bislang größten Datensätze zu diesem ungewöhnlichen Räuber-Beute-System hervor.
Unterschiedliche Angriffstaktiken der Vögel, um La-Ola-Wellen der Fische zu vermeiden:
Die angreifenden Vogelarten verhielten sich unterschiedlich. Die beiden Eisvogelarten griffen nicht dort an, wo am meisten Fische waren, sondern zielten bevorzugt auf die Ränder der Fischschwärme, also auf Bereiche, die deutlich weniger kollektive Wellen auslösten. Angriffe ins Zentrum des Schwarms waren erfolgreicher, provozierten aber auch deutlich stärkere kollektive Reaktionen. Dadurch mussten die Räuber länger warten, bevor sie erneut angreifen konnten. „Indem die Eisvögel die Randbereiche attackierten, verzichteten sie offenbar auf unmittelbaren Jagderfolg, um die störenden Effekte der Wellen zu vermeiden. Die Räuber schienen also gezielt Schwachstellen in der kollektiven Verteidigung der Beute auszunutzen“, sagt Korbinian Pacher, der Erstautor der Studie und Forscher am IGB sowie im Exzellenzcluster SCIoI.
Der Schwefelmaskentyrann nutzte eine andere Jagdstrategie als die Eisvögel. Anstatt auffällige Tauchangriffe auszuführen, führten die Vögel schnelle, schwer erkennbare Überflüge aus, bei denen die Fische oft bereits gefangen wurden, bevor der Schwarm kollektiv reagieren konnte. Da diese Attacken nur schwache kollektive Wellen auslösten, konnte der Schwefelmaskentyrann das Zentrum des Schwarms angreifen, also genau den Bereich mit der höchsten Fangwahrscheinlichkeit.
Gerade dieser Unterschied half den Forschenden zu verstehen, was die Räuber tatsächlich vermeiden wollten. Die Vögel mieden nicht das Zentrum des Schwarms an sich. Sie versuchten vielmehr, die starken kollektiven Reaktionen zu umgehen, die dort ausgelöst wurden. Sobald ein Räuber diese Wellen durch eine andere Strategie umgehen konnte, wurde das Zentrum wieder zum bevorzugten Angriffsziel. Die Ergebnisse legen somit nahe, dass das kollektive Verhalten der Fische die Entscheidungen der Räuber aktiv beeinflusst.
Der Schwarm scheint sich an Angriffe zu „erinnern“:
Die überraschendste Entdeckung betraf jedoch das Verhalten der Fischgruppen selbst. Die Forschenden fanden Hinweise darauf, dass Schwefelmollys sich kollektiv an frühere Angriffe „erinnern“. Wenn zwei Angriffe räumlich oder zeitlich nah beieinander stattfanden, reagierten die Fische beim zweiten Angriff mit deutlich stärkeren Wellen.
Das Forschungsteam bezeichnet dieses Phänomen als „Priming“. Priming ist aus vielen biologischen Systemen bekannt, etwa aus dem Gehirn oder dem Immunsystem. Dort beeinflussen frühere Erfahrungen, wie stark ein System später reagiert. Einen solchen Effekt in einem großen Tierkollektiv zu beobachten, ist jedoch äußerst ungewöhnlich.
„Normalerweise verstehen wir Gedächtnis als etwas, das in einzelnen Gehirnen oder Individuen gespeichert wird“, sagt Korbinian Pacher. „Hier sehen wir Hinweise darauf, dass frühere Räuberangriffe das Kollektiv vorübergehend so verändern können, dass es anders reagiert. Der Schwarm scheint sozusagen Informationen über vergangene Gefahren kurzfristig im kollektiven Gedächtnis zu speichern.“
Die Vögel reagierten wiederum auf die stärkeren Wellen des „Schwarmgedächtnisses“: Nachdem sie viele Wellen ausgelöst hatten, setzten Eisvögel ihre nächsten Angriffe tendenziell weiter entfernt an. Wer in diesem evolutionären Wettkampf letztlich die Oberhand behält, bleibt offen.
„Was dieses System so faszinierend macht, ist die Tatsache, dass sich beide Seiten ständig aneinander anpassen“, sagt IGB-Abteilungsleiter Prof. Jens Krause, Leiter der Studie und Forscher im Exzellenzcluster SCIoI. „Die Räuber verändern ihre Angriffspunkte, um starke Wellen zu vermeiden, während die Fische offenbar kollektiv Informationen über frühere Angriffe speichern. Das zeigt, wie dynamisch und komplex kollektives Verhalten in der Natur sein kann.“ Die Studie zeichnet somit ein deutlich dynamischeres Bild kollektiven Verhaltens als bisher angenommen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Tiergruppen nicht nur im Moment gemeinsam handeln, sondern auch vorübergehend Informationen vergangener Ereignisse in den Dynamiken des Kollektivs speichern können. Frühere Erfahrungen könnten so zukünftige Gruppenreaktionen beeinflussen – ganz ohne zentrale Steuerung oder Anführer.
Originalpublikation:
Korbinian Pacher, David Bierbach, Yunus Sevinchan, Carolina Doran, Jesus E. Jiménez-Jiménez, Alejandro Juárez-López, Lenin Arias-Rodriguez, Stefan Krause, Pawel Romanczuk, Ralf H. J. M. Kurvers, Jens Krause; Strategic choices of attack location allow predators to counter a collective prey defence. Proc Biol Sci 1 May 2026; 293 (2070): 20260566. https://doi.org/10.1098/rspb.2026.0566
