Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

29.04.2019, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Ausgestorben oder nicht? Auf den Spuren des größten Schwimmkäfers der Welt
Der größte bekannte Schwimmkäfer, Megadytes ducalis Sharp, 1882, misst fast 48 Millimeter Körperlänge und gilt als eines der seltensten Insekten der Welt. Bisher galt er als ausgestorben, doch Wissenschaftler der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM) und der Universität Sorbonne, Paris haben in den Insektensammlungen des Muséum National d’Histoire Naturelle in Paris Hinweise entdeckt, mit denen lebende Exemplare in der Natur aufgespürt werden könnten. Die Arbeit wurde in der internationalen Fachzeitschrift Zootaxa publiziert.
Von dem größten Schwimmkäfer der Welt, Megadytes ducalis Sharp, 1882, kannte man bisher nur das Typusexemplar, welches sich im Museum of Natural History in London befindet und von dem man lediglich wusste, dass es irgendwann um 1880 in Brasilien gesammelt wurde – Gerüchten zufolge in einem mit Wasser gefüllten Kanu im Amazonasgebiet. Die Art wird heute in den Listen des IUCN als ausgestorbene bzw. verschollene Tierart geführt.
Völlig unerwartet haben deutsche und französische Wissenschaftler in bisher unbearbeiteten Teilen der Pariser zoologischen Sammlungen nun weitere 10 Exemplare des Schwimmkäfers entdeckt. Den Forschern gelang es, die über 100 Jahre alten, historischen Ortsbezeichnungen der konservierten Käfer in heutige Standortdaten zu übersetzen. Diese weisen auf Santo Antônio da Barra (heutiger Name Condeúba) im südlichen Teil von Bahia, Brasilien, hin. Vermutlich ist die Art in den feuchteren Teilen der brasilianischen Savanne oder Cerrado verbreitet. Dadurch sind jetzt gezielte Expeditionen planbar, um diesen Riesenschwimmkäfer lebend wiederzuentdecken.
Nach Europa gebracht wurden die historischen Exemplare von dem französischen Entomologen und Naturforscher Pierre-Émile Gounelle (1850-1914), der von 1884 bis 1914 sieben selbstfinanzierte wissenschaftliche Expeditionen in den Osten und Nordosten Brasiliens unternahm. Dort sammelte er viele Insekten, Spinnen und Pflanzen, die später im Muséum National d’Histoire Naturelle in die Sammlungen aufgenommen wurden.
Lars Hendrich und Michael Balke von der Zoologischen Staatssammlung München: „Es wird nun zum ersten Mal für unsere brasilianischen Kollegen möglich sein gezielt nach dieser Art zu suchen. Diese Entdeckung unterstreicht einmal mehr den Wert von historisch gewachsenen naturkundlichen Sammlungen für die globale Biodiversitätsforschung und den Artenschutz.“
Originalpublikation:
Hendrich, L., Manuel, M. & M. Balke (2019): The return of the Duke – first locality data for Megadytes ducalis Sharp, 1882, the largest diving beetle of the world, with notes on related species (Cole-optera: Dytiscidae).- Zootaxa 4586 (3): 517-535. https://doi.org/10.11646/zootaxa.4586.3.8

30.04.2019, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Turteltauben: Symbol für Liebe und Treue durch illegale Jagd bedroht
Seit Tausenden von Jahren gilt die Turteltaube als Liebes- und Glückssymbol. Schon den Griechen war sie heilig. Damals schrieb man sie Demeter, der Göttin der Ernte und Fruchtbarkeit, zu – und noch heute werden zwei frisch verliebte Menschen oft als Turteltauben bezeichnet.
Die große Bekanntheit der Turteltaube könnte mit ihrem weiten Verbreitungsgebiet zusammenhängen. Ihr Brutgebiet erstreckt sich über fast ganz Europa von Portugal bis Moskau und in den Norden Chinas. Den Winter verbringt sie in wärmeren Regionen rund um die Sahelzone in Afrika. Die Reise zwischen Brut- und Überwinterungsgebiet ist für die kleine Taube lang und beschwerlich. Aber Turteltauben sind ausgezeichnete Flieger. Den längsten Abschnitt der Reise fliegen sie nachts. Dabei können Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 60 km/h erreicht und bis zu 700 km non-stop zurückgelegt werden.
Leider behandeln wir die Turteltaube nicht mit der Milde und Güte, die einem Glücks- und Liebessymbol zusteht. Einst häufig und überall in ganz Europa und dem Nahen Osten anzutreffen, sieht man Turteltauben heute nur noch selten. Laut dem Pan-European Common Bird Monitoring Scheme (PECBMS) ist ihr Bestand in Europa von 1980–2016 um 80% zurückgegangen; in Deutschland im gleichen Zeitraum sogar um 89%, wie neueste Ergebnisse im Rahmen der Datenzusammenstellung für den Bericht nach EU-Vogelschutzrichtlinie zeigen. Die anhaltenden Rückgänge führten dazu, dass die Turteltaube bereits in der aktuellen Roten Liste der Brutvögel Deutschlands aus dem Jahr 2015 als „stark gefährdet“ eingestuft wurde.
Turteltauben brüten in Hecken und lichten Wäldern. Ihre Nahrung besteht aus Samen und Pflanzenteilen, die sie am Boden von Feldern und Äckern in der offenen Agrarlandschaft suchen. Die heutige Form der intensiven Landwirtschaft, in der Hecken und Feldgehölze verschwunden sind und große, monotone Äcker mit Pestiziden und Herbiziden behandelt werden, ist einer der Gründe für die starken Bestandsabnahmen. Aber auch auf der Reise zwischen Brut- und Überwinterungsgebiet lauern Gefahren. Jedes Jahr werden viele Turteltauben illegal getötet. Auch die Anzahl legal gejagter Turteltauben entlang des westlichen Zugweges ist nicht nachhaltig, wie Wissenschaftler im Rahmen der Erarbeitung des Artenaktionsplanes 2018 herausfanden. In Portugal beispielsweise, wo die Turteltaube im Herbst legal gejagt werden darf, gingen die Bestände seit 2004 um 75 % zurück.
Im Mittelmeerraum ist die Jagd auf Turteltauben während eines bestimmten Zeitraums im Jahr erlaubt. Aber es wird angenommen, dass ca. 600 000 Individuen illegal außerhalb der offiziellen Jagdzeiten getötet werden. Malta wollte dieses Jahr ein Moratorium zur Jagd auf Turteltauben aufheben. Glücklicherweise wurde dieses Vorhaben abgelehnt. Doch die Maltesische Regierung verlängerte die Jagdzeit für Wachteln. Diese reicht jetzt bis in den April hinein und überlappt mit der Hauptdurchzugszeit der Turteltaube. BildLife Malta zufolge ist damit die Jagd ebenfalls frei für die zwar laut Gesetz geschützten Turteltauben. Doch niemand kann kontrollieren, ob Jäger während der verlängerten Jagdzeit für Wachteln nun nicht auch Turteltauben ins Visier nehmen. Im vergangenen Jahr wurde auf Malta kein einziger Jäger wegen illegaler Tötung von Turteltauben zur Rechenschaft gezogen, obwohl BirdLife Malta der Polizei Kameraaufnahmen zukommen ließen, auf denen zu sehen ist, wie illegal Turteltauben geschossen werden.
Auch Griechenland zählt für Turteltauben zu den gefährlichsten Orten Europas. Die Ionischen Inseln sind ein wichtiges Rastgebiet für die zierliche Taube auf dem Weg über das Meer. Doch man geht davon aus, dass dort jedes Jahr im Frühling mehr als 70 000 Turteltauben getötet werden. Die Griechische Ornithologische Gesellschaft (HOS) arbeitet unermüdlich, um den Schutz der Art sicherzustellen. Mit Hilfe von Satelliten-Sendern werden die Zugrouten analysiert und durch Umweltbildung auf die Not der Vogelart hingewiesen.
Auch ein PDF des 2018 erarbeiteten Artenaktionsplanes (in englischer Sprache) für die Turteltaube steht zur Verfügung.

01.05.2019, Deutsche Wildtier Stiftung
Der Tod auf der Wiese
Praxisratgeber der Deutschen Wildtier Stiftung zeigt, wie Rehkitze, Junghasen und Wiesenbrüter die Grünlandmahd überleben
Gerade geboren und schon dem Tod geweiht: Das Leben unzähliger Rehkitze, Junghasen und Bodenbrüter endet in den kommenden Wochen unter den scharfen Messern der Mähmaschinen. Alle Jahre wieder im Frühjahr verwandeln sich unsere Wiesen in Wildtier-Friedhöfe! Mit Geschwindigkeiten bis zu 15 km/h und Arbeitsbreiten bis zu elf Meter sind heute Großflächenmähwerke auf unserem Grünland unterwegs. „Die über Jahrtausende bewährten Überlebensstrategien der Wildtiere – das bewegungslose Ausharren der brütenden Rebhenne oder das regungslose Verharren als Schutzverhalten von Hase und Rehkitz – wirken sich bei der Mahd verheerend aus“, sagt Dr. Andreas Kinser, stellvertretender Leiter Natur- und Artenschutz der Deutschen Wildtier Stiftung. „Das durch die Evolution optimierte Feindvermeidungsverhalten konnte mit der rasanten Entwicklung der Landbewirtschaftung nicht mithalten.“
Für die Deutsche Wildtier Stiftung müssen Lösungen her, damit der Wiesen-Tod der Wildtiere vermieden wird. Denn der Erhalt von Kiebitz, Großem Brachvogel oder Wachtelkönig in unseren Grünlandregionen ist ganz wesentlich mit der Frage verbunden, ob es gelingen wird, den Mähtod einzudämmen! Das geht nur, wenn Landwirte, Jäger und Wildtier-Retter Hand in Hand arbeiten. Spätestens Anfang Mai mit Beginn der Grünlandmahd gilt es nun, die Kräfte zu bündeln und alle Beteiligten bundesweit zu vernetzen. Die Deutsche Wildtier Stiftung hat dazu eine interaktive Karte entwickelt, in der sich ehrenamtliche oder professionelle Rehkitzretter-Teams eintragen können, damit Landwirte oder Jäger, die Hilfe beim Schutz der Wildtiere vor dem Mähtod suchen, sie kontaktieren können.
Der neue, kostenlose Praxisratgeber der Deutschen Wildtier Stiftung zeigt zudem erfolgversprechende Maßnahmen gegen den Mähtod. Neben Wildscheuchen, Tipps zur Rehkitzrettung per Drohnen-Suche oder dem Einsatz sogenannter Wildretter geht es darin auch um die beste Maßnahme, den Mähtod zu vermeiden: eine möglichst späte erste Mahd ab dem 15. Juni oder besser ab dem 1. Juli. Leider ist die wirksamste Maßnahme damit gleichzeitig auch die kostenintensivste, denn Heu und Grassilage aus einem frühen ersten Schnitt im Mai haben die höchste Qualität. „Landwirte dürfen nicht wirtschaftlich benachteiligt sein, wenn sie freiwillig Rücksicht auf Bodenbrüter und Jungwild nehmen“, sagt Kinser. „Damit mehr Geld für einen Ausgleich solcher Nachteile zur Verfügung steht, muss die nächste Reform der Europäischen Agrarpolitik genutzt werden, um das enorme Agrarbudget der EU deutlich in Richtung des Natur-, Arten- und Tierschutzes zu bewegen.“
Der „Praxisratgeber Mähtod“ der Deutschen Wildtier Stiftung kann unter https://www.deutschewildtierstiftung.de/publikationen bestellt werden. Bei bis zu 10 Stück ist der Versand kostenlos. Ehrenamtliche oder professionelle Rehkitzretter-Teams können sich auf einer interaktiven Karte unter www.deutschewildtierstiftung.de/naturschutz/reh-stoppt-den-maehtod eintragen lassen.

01.05.2019, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Denisovaner waren erste Menschenform im Hochland von Tibet
Bisher waren die Denisovaner nur durch einige wenige Fossilfragmente aus der Denisova-Höhle in Sibirien bekannt. Ein internationales Forschungsteam beschreibt nun einen 160.000 Jahre alten frühmenschlichen Kiefer aus Xiahe in China. Mithilfe der Analyse alter Proteine fanden die Forschenden heraus, dass der Besitzer des Unterkiefers einer Population angehörte, die eng mit den Denisovanern aus Sibirien verwandt war. Diese Population lebte während des Mittleren Pleistozäns im Hochland von Tibet und hatte sich schon lange vor Ankunft des Homo sapiens in der Region an die höhenbedingt sauerstoffarme Umgebung angepasst.
Die Denisova-Menschen – eine ausgestorbene Schwestergruppe der Neandertaler – wurden 2010 entdeckt, als ein Forschungsteam um Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA) das Genom eines fossilen Fingerknochens aus der Denisova-Höhle sequenzierte. Die Erbgutanalyse ergab, dass das Fossil zu einer Gruppe von Frühmenschen gehörte, die sich genetisch von Neandertalern unterscheidet. „Spuren von Denisova-DNA sind im Erbgut heute lebender asiatischer, australischer und melanesischer Populationen zu finden, was darauf hindeutet, dass diese Menschenform einst weit verbreitet gewesen sein könnte“, sagt Jean-Jacques Hublin, Direktor der Abteilung für Humanevolution am MPI-EVA. „Doch bisher wurden Fossilien ausschließlich in der Denisova-Höhle als Denisovaner-Fossilien identifiziert.“
Kiefer aus der Baishiya Karst-Höhle
In ihrer aktuellen Studie beschreiben die Forschenden nun einen Unterkiefer, der im Hochland von Tibet, in der Baishiya Karst-Höhle in Xiahe, China, gefunden wurde. Ursprünglich wurde das Fossil im Jahr 1980 von einem Mönch entdeckt, der es dem 6. Gung-Thang Living Buddha schenkte, der es dann wiederum an die Lanzhou University weitergab. Fahu Chen und Dongju Zhang von der Lanzhou University untersuchen seit 2010 die Höhle, aus der der Unterkiefer stammt. Seit 2016 analysieren die beiden den Unterkiefer in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Humanevolution des MPI-EVA.
Während die Forschenden keine DNA-Spuren in diesem Fossil finden konnten, gelang es ihnen, Proteine aus einem der Backenzähne zu gewinnen. „Diese alten Proteine sind stark zersetzt und klar von modernen Proteinen zu unterscheiden, die eine Probe verunreinigen können“, sagt Frido Welker vom MPI-EVA und der Universität Kopenhagen. „Unsere Proteinanalyse hat ergeben, dass der Xiahe-Unterkiefer zu einer Population gehörte, die eng mit den Denisova-Menschen aus der Denisova-Höhle verwandt war.“
Primitive Form, große Backenzähne
Die robuste, primitive Form des gut erhaltenen Unterkiefers und die sehr großen Backenzähne deuten darauf hin, dass der Knochen einst einem Frühmenschen gehörte, der im Mittleren Pleistozän lebte und anatomische Merkmale mit Neandertalern und Funden aus der Denisova-Höhle gemein hatte. Anhand einer Uran-Thorium-Datierung einer Kalkkruste auf dem Unterkiefer konnten die Forschenden belegen, dass der Kiefer mindestens 160.000 Jahre alt ist. Chuan-Chou Shen von der Abteilung für Geowissenschaften der National Taiwan University, der die Datierung durchführte, sagt: „Dieses Mindestalter entspricht dem der ältesten Funde aus der Denisova-Höhle.“
„Bei dem Xiahe-Unterkiefer handelt es sich wahrscheinlich um das älteste Fossil eines Homininen im Hochland von Tibet“, sagt Fahu Chen, Direktor des Institute of Tibetan Plateau Research der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Diese Menschen hatten sich bereits an das Leben in dieser höhenbedingt sauerstoffarmen Umgebung angepasst, lange bevor der Homo sapiens überhaupt in der Region ankam. Frühere genetische Studien haben ergeben, dass die heute im Himalaya lebenden Menschen das EPAS1-Allel in ihrem Genom tragen, das von Denisovanern an sie weitergegeben wurde und das ihnen bei der Anpassung an ihren speziellen Lebensraum hilft.
„Urmenschen bewohnten das Hochland von Tibet im Mittleren Pleistozän und hatten sich schon lange vor der Ankunft des anatomisch modernen Menschen in der Region erfolgreich an hochgelegene, sauerstoffarme Umgebungen angepasst“, sagt Dongju Zhang. Hublin zufolge bestätigen Ähnlichkeiten mit anderen Fossilfunden aus China, dass die Denisovaner im aktuellen asiatischen Fossilbestand bereits vertreten sein dürften. „Unsere Analysen ebnen nun den Weg zu einem besseren Verständnis der homininen Evolutionsgeschichte während des Mittelpleistozäns in Ostasien.“
Originalpublikation:
Fahu Chen, Frido Welker, Chuan-Chou Shen, Shara E. Bailey, Inga Bergmann, Simon Davis, Huan Xia, Hui Wang, Roman Fischer, Sarah e. Freidline, Tsai-Luen Yu, Matthew M. Skinner, Stefanie Stelzer, Guangrong Dong, Qiaomei Fu, Guanghui Dong, Jian Wang, Dongju Zhang & Jean-Jacques Hublin
A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau
Nature, 01 May 2019, http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1139-x

01.05.2019, Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Nilpferde, die tierischen Siliziumpumpen
Die Exkremente von Nilpferden spielen eine wichtige Rolle im Ökosystem der afrikanischen Seen und Flüsse. Weil es immer weniger Nilpferde gibt, ist dieses Ökosystem in Gefahr. Langfristig könnte dies zum Beispiel zu Nahrungsmangel am Viktoriasee führen. Das sind einige der Ergebnisse einer neuen Studie eines internationalen Teams von Forschenden, die im Fachjournal Science Advances erschienen ist. An der Studie war auch Patrick Frings vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam beteiligt.
Wild lebende Nilpferde haben einen einzigartigen Lebensstil: Nachts fressen sie Dutzende Kilogramm frischen Grases in den Savannen. Die Tage verbringen sie zumeist gemeinsam entspannt in Flussläufen oder Seen, weit weg von Feinden und geschützt vor der brennenden Sonne. Während des Faulenzens im Wasser wird allerdings ihre Verdauung aktiv. So gelangen ganz enorme Mengen an Nilpferdgülle in die Gewässer.
„Nilpferde unterscheiden sich da von anderen Großweidern in der Savanne“, erklärt der Biologe Jonas Schoelynck von der Universität Antwerpen, der Erstautor der Studie. „Die Nährstoffe in der Gülle der meisten Weidegänger landen größtenteils wieder in der Savanne, wo sie von den Pflanzen erneut aufgenommen werden. Bei Nilpferden ist dies nicht der Fall: Sie fungieren als eine Art Nährstoffpumpe vom Land in die Flüssen und Seen.“ In der nun veröffentlichten Studie zeigen die Forschenden um Schoelynck und Frings, dass diese Pumpenfunktion für das Leben im Wasser von entscheidender Bedeutung sein kann. Die Ergebnisse stammen aus einer Expedition zum knapp vierhundert Kilometer langen Mara River im Masaai Mara Nature Reserve in Kenia.
Nilpferd-Exkremente im Labor untersucht
„Das Gras, das die Nilpferde fressen, enthält Silizium“, erklärt Jonas Schoelynck. „Die Gräser nehmen dieses Silizium aus dem Grundwasser auf. Es gibt ihnen die nötige Festigkeit, schützt sie vor Krankheiten und in begrenztem Maße vor der Beweidung durch Kleintiere.“ Patrick Frings aus der Sektion Geochemie der Erdoberfläche des GFZ hat im Labor die Isotopenzusammensetzung des Siliziums in Proben von Pflanzen, Wasser und Nilpferd-Exkrementen analysiert. Diese liefert eine Art chemischen Fingerabdruck einer Stoffprobe. „Mithilfe der Isotopenanalyse konnten wir den Transportweg des Siliziums rekonstruieren“, erklärt Frings.
Die Forschenden konnten zeigen, dass das Silizium zu einem großen Teil durch (sic!) die Nilpferde in den Mara River gelangte. In dem untersuchten Gebiet im Südwesten Kenias nahmen die grasenden Tiere über die von Ihnen vertilgten Pflanzen täglich insgesamt 800 Kilogramm an Silizium auf. Davon landeten täglich 400 Kilogramm über die Ausscheidung mit dem Nilpferdkot im Wasser. Der Beitrag der Nilpferde hat durch verschiedene ökologische Mechanismen Einfluss auf über 76 Prozent des entlang des Mara River transportierten Siliziums, zeigen Berechnungen der Forschenden. Nilpferde sind demnach ein Schlüsselfaktor im biogeochemischen Silizium-Kreislauf bestimmter Gebiete.
„Unsere Ergebnisse sind völlig neuartig“, sagt Patrick Frings vom GFZ. „Bisher ging man nicht davon aus, dass weidende Wildtiere einen solchen Einfluss auf den Silizium-Transport vom Land in Seen haben könnten. Dieser Prozess ist für das gesamte Land-Wasser-Ökosystem von entscheidender Bedeutung. In der Vergangenheit wurde er aber einfach übersehen.“
Eine Welt ohne Nilpferde
Für bestimmte Organismen wie etwa Kieselalgen sei das Silizium lebensnotwendig, so die Forschenden. Diese einzelligen Algen leben im Wasser, produzieren Sauerstoff und bilden in vielen meisten Wasserökosystemen die Grundlage der Nahrungskette. Im Falle eines Siliziummangels könne die Kieselalgenpopulation zusammenbrechen, mit schädlichen Folgen für das gesamte Nahrungsnetz im betroffenen See oder Fluss.
Die Anzahl der Nilpferde in Afrika sei in den vergangenen Jahren durch Jagd und Verlust von Lebensräumen drastisch zurück und ihre Funktion als tierische Siliziumpumpen damit zum Teil verloren gegangen. Afrikaweit seien in den vergangenen Jahrzehnten bis zu neunzig Prozent der Nilpferde ausgestorben. „Der Viktoriasee, in den der Mara River mündet, kann mit seiner aktuellen Siliziumversorgung zwar noch mehrere Jahrzehnte überdauern“, sagt Jonas Schoelynck. „Aber auf lange Sicht gibt es wahrscheinlich ein Problem. Wenn die Kieselalgen nicht genügend Silizium bekommen, werden sie durch Schädlingsalgen ersetzt, die alle möglichen unangenehmen Folgen haben, wie etwa Sauerstoffmangel und ein damit verbundenes Fischsterben. Und das Fischen ist eine wichtige Nahrungsquelle für die Menschen am Viktoriasee.“
Originalpublikation:
Originalstudie: Schoelynck, J., Subalusky, A.L., Struyf, E., Dutton, C.L., Unzué-Belmonte, D., Van de Vijver, B., Post, D.M., Rosi, E.J., Meire, P., Frings, P., 2019. Hippos (Hippopotamus amphibius): The animal silicon pump. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aav0395 https://doi.org/10.1126/sciadv.aav0395

02.05.2019, Universität Bern
Spinnengift ist ein gefährlicher Cocktail
Spinnengift besteht nicht nur aus Nervengift, sondern aus einer Vielzahl an gefährlichen Bestandteilen. In einer neuen Studie fassen Forschende der Universität Bern viele Jahre Spinnengift-Forschung zusammen und zeigen, wie diverse Substanzen im Spinnengift miteinander interagieren und so die Beute effektiv ausschalten.
In den letzten Jahrzehnten konzentrierte sich die Erforschung von Spinnengift fast ausschliesslich auf die darin enthaltenen Nervengifte (Neurotoxine). Dabei ging es darum, die lähmende und toxische Wirkung einzelner Giftkomponenten auf Gliederfüsser und Wirbeltiere zu verstehen. Weltweit waren Forschende erfolgreich bei der Identifizierung von Neurotoxinen und deren Auswirkungen. Diese Erkenntnisse sollten Anwendung in der Bekämpfung von Erkrankungen des Nervensystems finden, erfolgreich war man bisher vor allem in der Entwicklung von möglichen neuen Insektiziden. Lange ausser Acht gelassen wurde jedoch die grosse Komplexität von Spinnengiften, die weit über das reine Nervengift hinausgeht. In der Fachzeitschrift Toxins veröffentlichten Forschende des Instituts für Ökologie und Evolution (IEE) der Universität Bern unter der Leitung von Lucia Kuhn-Nentwig und Wolfgang Nentwig kürzlich einen Artikel, der einen Überblick über viele Jahre Forschung zu den diversen Komponenten von Spinnengift gibt. Die Studie zeigt: Spinnengift löst in den Beutetieren der Spinnen vielfältige Wechselwirkungen aus.
Die Beute doppelt angreifen
Die IEE-Forschenden untersuchen das Spinnengift im Labor am Beispiel des Gifts der Jagdspinne Cupiennius salei. Diese Spinnen aus Mittelamerika haben eine Beinspannweite von rund zehn Zentimetern und jagen ohne Netz. Den komplexen Wirkmechanismus des Gifts formulieren die Forschenden mit dem Begriff dual prey-inactivation strategy. Diese «Duale Beute-Inaktivierungsstrategie» beinhaltet einerseits einen spezifischen, neurotoxischen Teil – also die Nervengifte. Zudem gibt es aber auch einen unspezifischen, stoffwechselbedingten Teil. «Beide Teile der Strategie interagieren sehr eng miteinander. Nicht nur Muskeln und Nervensystem der Beutetiere werden angegriffen, auch die innere Homöostase, das physiologische Gleichgewicht in einem Organismus, wird durch die Blockade von Ionenkanälen und verschiedenen Stoffwechselwegen gestört», erklärt Lucia Kuhn-Nentwig.
Optimal aufeinander abgestimmt
Zwischen den Giftbestandteilen gibt es zahlreiche synergistische Wechselwirkungen. Beispielweise greifen die toxischen Bestandteile die Muskeln und das Nervensystem an, was zu Krämpfen beziehungsweise Lähmungen führt. Aber auch das innere Gewebe der Beutetiere wird zerstört, was die Verbreitung des Gifts erleichtert und zudem langfristig Schmerzen und Entzündungen auslösen. Wiederum andere Bestandteile beeinflussen den Energiehaushalt und erhöhen den Blutzucker, was die Körperfunktionen des Beutetieres erheblich stört. Die wesentlichen Giftkomponenten sind in ihrer Wirkung exakt aufeinander und auch auf verschiedene Stoffwechselwege abgestimmt. «Diese duale Beute-Inaktivierungsstrategie ist sehr effektiv – sie reduziert das Risiko, dass die Spinne ein Beutetier verliert und auch, dass potenzielle Beutetiere langfristig eine Resistenz gegen Spinnengift entwickeln», sagt Lucia Kuhn-Nentwig.
«Ganze Armada von Substanzen»
Um das Spinnengift besser verstehen zu können, untersuchten die Wissenschaftlerin und ihre Kollegen die Gesamtheit aller in den Giftdrüsen hergestellten RNA-Moleküle (das sogenannte Transkriptom). Ein Schlüsselmoment für die Forschenden war die Identifizierung der sogenannten ?-Amylase als Hauptprotein im Spinnengift. «Darauf aufbauend konnten wir das Vorkommen vieler weiterer Peptide und Proteine im Spinnengift verstehen, die alle einen wichtigen Beitrag zum toxischen Effekt des Spinnengiftes beitragen», erklärt Kuhn-Nentwig.
Dieses Prinzip der Wirkung von Spinnengift wurde zwar an einer Art (Cupiennius salei) entwickelt, ist aber auf die meisten anderen Spinnenarten übertragbar. Kuhn-Nentwig fasst zusammen: «Spinnengift ist mehr als ein Toxin, es ist eine ganze Armada von Substanzen, die auf maximal vielen verschiedenen Wegen einen Organismus angreifen, lähmen und töten.»
Publikation:
Kuhn-Nentwig, L., Langenegger, N., Heller, M., Koua, D., & Nentwig, W.: The Dual Prey-Inactivation Strategy of Spiders—In-Depth Venomic Analysis of Cupiennius salei. Toxins, 2019, 11(3), 167. https://doi.org/10.3390/toxins11030167

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