Neues aus der Wissenschaft

24.02.2013, Universität Konstanz
Der Ursprung der Wirbeltiere
Mit Konstanzer Beteiligung hat eine weltweite Forschungskooperation das ursprüngliche Genom des Neunauges entschlüsselt
Über 50 Wissenschaftler aus fast 40 Laboren weltweit nahmen an einem Genomprojekt teil, das im Genom des Meeresneunauges (Petromyzon marinus) nach evolutionären Spuren der gemeinsamen Abstammung mit den Wirbeltieren mit Kiefern suchte. Auf deutscher Seite waren Dr. Shigehiro Kuraku und die Doktorandin Tereza Manousaki aus dem Labor des Konstanzer Biologen Prof. Axel Meyer beteiligt. Die Veröffentlichung wird am 24. Februar 2013 online in „Nature Genetics“ erscheinen.
Das Bundesamt für Naturschutz ernannte das Neunauge zum „Fisch des Jahres 2012“. Allerdings sind Neunaugen keine wirklichen Fische. Obwohl sie im Wasser leben, Flossen haben, über Kiemen atmen und in vielerlei Hinsicht wie Fische aussehen, sind sie evolutionär mit „modernen Fischen“ wie einem Lachs oder Aal genauso weit entfernt verwandt wie mit den Menschen. Neunaugen werden zwar, wie auch der Mensch, zu den Wirbeltieren gezählt, sind aber schon vor 500 Millionen Jahren vom evolutionären Ast, der schließlich zu den Landwirbeltieren und auch modernen Fischen führte, abgezweigt.
Neunaugen werden so genannt, weil sie von der Seite aus gesehen neun Augen zu haben scheinen. Zu sehen sind die sieben augengroßen lochartigen Kiemenöffnungen und ein Auge auf jeder Seite ¬ daher ihr Name „Neunauge“. Hinzukommt die einzige mittige Nasenöffnung. Neunaugen sind parasitär lebende, fischartige Tiere, die auf den ersten Blick wie Aale aussehen. Ihr fehlender Kiefer wird von einer runden Saugscheibe ersetzt, die mit hornartigen Zähnen und einer Raspelzunge bewehrt ist. Die Rundmäuler saugen sich damit an Fischen fest. Die bis zu einem Meter langen Parasiten ernähren sich so, wie Aliens aus einem Hollywoodfilm entsprungen, vom Blut und den Körpersäften ihrer Fischopfer.
Trotz einer Milliarde Jahre separater Evolution werden Neunaugen zu den Wirbeltieren gezählt, weil auch sie schon eine Reihe von Wirbeltiermerkmalen besitzen, wie zum Beispiel ein Skelett aus Knorpel und eine Gehirnkapsel mit einem dreigeteilten Gehirn. Neunaugen besitzen aber auch viele sehr ursprüngliche Charakteristiken, wie etwa ein Kiemenskelett aus sieben Kiemenbögen, und sie haben noch keine Kiefer, mit denen sie beißen könnten. Der Kiefer des Menschen und auch die Knöchelchen des menschlichen Mittelohrs sind evolutionär aus je einem dieser ursprünglichen Kiemenbögen der Neunaugenverwandten entstanden.
Die Genomdaten dieses aus evolutionsbiologischer Sicht sehr wichtigen Genoms des Neunauges zeigen nun, dass schon vor dem Abzweigen der Rundmäuler das Genom zweifach komplett verdoppelt wurde. Die Neunaugen haben schon etwa 26.000 Gene, ähnlich viele wie das Genom des Menschen. Das Neuaugengenom zeigt auch, dass die grundsätzliche Architektur des Wirbeltiergenoms schon sehr früh in der Evolution angelegt wurde. So ist die Reihenfolge der duplizierten Gene bemerkenswert konstant geblieben. Obwohl die Anzahl von Genen typisch ist für die Genome von Wirbeltieren, unterscheiden sich Neunaugen doch durch andere Aspekte ihres Genoms wie dem besonders hohen, 46prozentigen Anteil von G- und C-Nukleotiden, die auch eine sehr ungewöhnliche Nutzung von Codons für bestimmte Aminosäuren bedingen.
Weitere Analysen zeigen, dass der gemeinsame Vorfahre der Neunaugen und aller anderen Wirbeltiere wahrscheinlich schon vor 500 Millionen Jahren viele der genetischen Grundlagen der modernen Wirbeltiere hatte. Aus diesen Grundlagen entstanden dann beispielsweise Kiefer, myelinisierte Axone im Nervensystem, ein adaptives Immunsystem und paarige Gliedmaßen. Insgesamt zeigt die Analyse des Neunaugengenoms, dass 263 Gene in 224 Genfamilien, also für 1,2 bis 1,5 Prozent aller Gene des Menschen, diese nicht, wie vorher vermutet, spezifisch nur in moderneren Wirbeltieren mit Kiefern zu finden sind, sondern schon weitaus früher in der Evolution im gemeinsamen Vorfahren aller Wirbeltiere zu finden waren.
Auch zeigte die Analyse des Neunaugengenoms, dass ein bestimmtes regulatorisches Element des so genannten Shh-Gens noch nicht im Neunauge vorhanden ist. Neunaugen haben zwar einen mittigen Flossensaum, aber noch keine paarigen Flossen. Die genetische Basis für zwei Bauch- und Brustflossen, also die evolutionären Vorgänger von Armen und Beinen, die mit diesem Teil des Shh-Gens zu tun hat, ist damit sicher erst auf dem evolutionären Ast zu den Wirbeltieren mit Kiefern entstanden.
Die Gene, die in den vergangenen 500 Millionen Jahren, seit Rundmäuler und Wirbeltiere mit Kiefern ihre separaten evolutionären Wege gingen, zu Wirbeltier-Innovationen führten, hatten vermehrt mit Neuropeptiden und Neurohormonen zu tun, also Genen, die für die Ausarbeitung und Genauigkeit von Nervensignalen zuständig sind. Diese wichtigen evolutionären Erfindungen sind aber wahrscheinlich eher durch Veränderungen in der Steuerung dieser Gene entstanden als in der Duplikation oder Veränderung der Gene selber. Im Immunsystem der Neunaugen, die schon den T-und B-Lymphozyten ähnliche Zellen haben, sind andere den Neunaugen spezifische Rezeptoren zu finden, die keinen Äquivalenten in moderneren Wirbeltieren zu haben scheinen.
Originalveröffentlichung:
Smith, J. et al. 2013. Sequencing of the sea lamprey (Petromyzon marinus) genome provides insights into vertebrate evolution. Nature Genetics. Vol. 45.

25.02.2013, Deutsche Wildtier Stiftung
Forschen für heimische Wildtiere lohnt sich!
Die Deutsche Wildtier Stiftung vergibt den mit 50 000 Euro dotierten Forschungspreis 2013
Hamburg, 25. Februar 2013. Forschung in Deutschland konzentriert sich zu einem nicht unwesentlichen Teil auf Forschungszweige aus den Bereichen Technik, Wirtschaft und Industrie. Forschung rund um heimische Wildtiere hat in Deutschland dagegen Seltenheitswert. Stipendien werden in diesem Bereich nur selten vergeben.
Die Deutsche Wildtier Stiftung wirkt diesem Trend entgegen. Sie will Nachwuchsforscher in diesem Bereich unterstützen und vergibt alle zwei Jahre den mit 50.000 Euro dotierten Forschungspreis. Gefördert wird ein herausragendes wissenschaftliches Vorhaben, das das Wissen oder den Umgang mit Wildtieren im dichtbesiedelten und naturarmen Mitteleuropa deutlich voranbringt.
Die letzte Preisträgerin, Dr. Stefanie Monecke, erforscht das Leben eines der seltensten Säugetiere in Deutschland: dem Feldhamster. Der niedliche Nager lebt auf Getreidefeldern, wo er es in Zeiten des Maisbooms und erhöhtem Pestizideinsatzes sehr schwer hat. „Es ist viel zu spät aufgefallen, dass es beim Feldhamster seit langem um das nackte Überleben der gesamten Art geht“, sagt die Biologin Dr. Monecke. „Leider wurde die Wichtigkeit der Forschung rund um den Feldhamster lange übersehen. Die Deutsche Wildtier Stiftung übernahm mit der Vergabe des Preises eine Vorreiterrolle.“ Weltweit gibt es nur fünf Forschungsgruppen, die sich mit Feldhamstern befassen. „Es mangelte einfach an Fördergeldern für langfristige Studien“, erläutert die Forscherin.
2013 stehen auch wieder wildbiologische Forschungen und Arbeiten zu einheimischen Wildtieren im Fokus. Doch nicht nur Biologen sind angesprochen: Arbeiten aus den Fachbereichen Jura, Geschichtswissenschaft, Philosophie und Sozialwissenschaften, die das Thema „Mensch und Wildtier“ behandeln, können ebenfalls eingereicht werden. Der Forschungspreis wird in Form eines Stipendiums bewilligt und soll dem Preisträger die Verwirklichung seiner wissenschaftlichen Arbeit erleichtern. Über die Vergabe entscheidet eine von der Deutschen Wildtier Stiftung unabhängige Jury renommierter Fachwissenschaftler.
Bewerbungen nimmt die Deutsche Wildtier Stiftung unter Forschungspreis@DeWiSt.de bis zum 3. Mai 2013 entgegen.

26.02.2013 Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen, LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F)
Nepals Giftschlangen: Wissenschaftler aus Deutschland, Nepal und der Schweiz publizieren Handbuch
Giftschlangen sind für Millionen Bauern in Nepal ein Gesundheitsrisiko. Biologen des Biodiversität und Klima Forschungszentrums in Frankfurt am Main, des Museums für Naturkunde in Berlin und Ärzte der Universitätskliniken Genf haben nun gemeinsam mit Forschern aus Nepal ein Handbuch veröffentlicht, das es erlaubt, die Tiere anhand von Farbfotos und Texten in der Landessprache Nepali und in Englisch zu identifizieren. Das Buch gibt außerdem Tipps für die Erste Hilfe und zur Behandlung von Schlangenbissen. Gefördert wird das Projekt von der Schweizer Botschaft in Nepal. Der Botschafter übergab der Regierung des Himalaya-Staates heute 5000 Exemplare des Handbuchs.
Wer an Nepal denkt, assoziiert damit zumeist den Himalaya, Trekking und den Mount Everest. Knapp die Hälfte der etwa 30 Millionen Einwohner Nepals lebt jedoch nicht im Gebirge, sondern in einem schmalen Streifen fruchtbaren Tieflands entlang der südlichen Grenze zu Indien – und es werden immer mehr. Dort, wo der für seine Nashörner, Elefanten und Tiger berühmte Chitwan-Nationalpark und andere Schutzgebiete liegen, tummeln sich aber auch einige der gefährlichsten Giftschlangen Asiens: verschiedene Arten von Kraits, Kobras und Kettenvipern.
Während Touristen solche Reptilien kaum jemals zu Gesicht bekommen, ist das Risiko für die einheimische Landbevölkerung erheblich. Und das nicht nur in den feucht-heißen Ebenen, sondern zunehmend auch in den Bergen. Auch der Schweizer Botschafter Thomas Gass fand schon einmal eine Schlange in seinem Garten in Kathmandu. „Viele Menschen in Nepal verehren diese Tiere und fürchten sie zugleich“, sagt Gass, der auch Leiter des Kooperationsbüros der Schweizer Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit (DEZA) in Nepal ist. „Tatsächlich sind Schlangen ja auch nützlich, weil sie viele Ratten und Mäuse fressen. So sichern sie Ernten und helfen bei der Bekämpfung nagetierübertragener Krankheiten. Leider sind ihre Bisse aber gleichzeitig eines der großen Gesundheitsprobleme im Alltag von Millionen Bauern in Nepal.“
Weil die Bevölkerung viel zu wenig über die Giftschlangen weiß, hat die DEZA nun den Druck eines Buches gefördert, das es erstmals erlaubt, die gefährlichen Tiere anhand von Farbfotos und Texten zu identifizieren. Es liegt in der Landessprache Nepali und in Englisch vor. Das von Biologen des Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) in Frankfurt am Main, des Museums für Naturkunde in Berlin und Ärzten der Universitätskliniken Genf gemeinsam mit Forschern aus Nepal erstellte Handbuch enthält neben Beschreibungen von 18 Giftschlangenarten auch landesspezifische Hinweise zu Erster Hilfe und zur Behandlung von Schlangenbissen. Mit einer Erstauflage von 5000 Exemplaren soll es zur Information der Landbevölkerung und der Beschäftigten im Gesundheitswesen eingesetzt werden.
Das Autorenteam um Dr. Ulrich Kuch (BiK-F) und Prof. Sanjib K. Sharma vom B.P. Koirala Institute of Health Sciences in Dharan war dabei nicht nur wissenschaftlich, sondern auch sprachlich gefordert: „Wir dachten zuerst, die Informationen allgemeinverständlich auf möglichst wenigen Seiten zu komprimieren, sei die größte Hürde“, sagt Kuch, Leiter der Nachwuchsgruppe ‚Aufkommende und vernachlässigte Tropenkrankheiten‘ des BiK-F. „Letztlich war die Übersetzung in unsere Landessprache aber der schwierigste Schritt“, ergänzt Sharma. „Da wir eine ganz breite Leserschaft im ländlichen Raum erreichen wollen, von Dorfschulen bis hin zu Ärzten, war die Ausarbeitung der beschreibenden Texte auf Nepali die größte Herausforderung.“
Die Bestandsaufnahme des derzeitigen Kenntnisstandes hat den Wissenschaftlern außerdem aufgezeigt, in welchen Bereichen weitere Forschung dringend nötig ist. Das gilt für medizinische Probleme ebenso wie für Fragen der Biodiversität. Beide sind hier untrennbar verbunden: „Mich als Arzt hat am meisten überrascht, dass es für einige sehr gefährliche Schlangenarten Nepals noch nicht einmal Fotos lebender Exemplare gibt, geschweige denn Analysen ihrer Gifte oder Untersuchungen zu deren Neutralisierbarkeit durch Antiseren“, sagt Prof. François Chappuis, einer der Autoren aus der Abteilung für Internationale und Humanitäre Medizin der Universitätskliniken Genf. Das wollen die Forscher nun ändern, indem sie Expeditionen zum Fang solcher Tiere mit klinischen und toxikologischen Untersuchungen verbinden. „Die Verbreitung und Lebensweise der Schlangen zu dokumentieren, ist dabei von zentraler Bedeutung für den Schutz der Menschen und für den Naturschutz“, betont Frank Tillack vom Museum für Naturkunde in Berlin. Er hat das Land auf der Suche nach Grubenottern schon viele Male bereist und weiß: „Überall in Nepal gibt es da noch viel zu entdecken.“
Nepals Gesundheitsminister Dr. Praveen Mishra lobte bei der feierlichen Zeremonie zur Übergabe des Buches die langjährige erfolgreiche Zusammenarbeit der nepalesischen, deutschen und schweizerischen Forscher. Er kündigte an, das Buch im Rahmen von Aufklärungs- und Weiterbildungsmaßnahmen im ganzen Land an Gesundheitszentren, Krankenhäuser und Schulen verteilen zu lassen.
Publikation:
Sharma, S.K., Pandey, D.P., Shah, K.B., Tillack, F., CHappuis, F., Thapa, C.L., Alirol, E. & U. Kuch (2013): Venomous Snakes of Nepal. A photographic guide. – Published by: B.P. Koirala Institute of Health Sciences, Dharan, Nepal
Das gesamte Handbuch steht hier kostenlos zum Download bereit.

27.02.2013, Hessisches Landesmuseum Darmstadt
Herausragender Fund in der Grube Messel: Ein neuer Schuppenschwanz in der Sammlung des HLMD
Das Hessische Landesmuseum Darmstadt (HLMD) hat eine der ältesten und weltweit bedeutendsten Messel Sammlungen, die mehrere herausragende Funde, wie z.B. den „Ameisenbären“ (Eurotamandua joresi), den „Urtapir“ (Hyrachyus minimus), sowie etliche Exemplare der weltberühmten „Urpferdchen“ (Propalaeotherium hassiacum, Eurohippus messelensis) umfasst. Seit weit mehr als einhundert Jahren werden hier Messel-Fossilien gesammelt, erforscht und ausgestellt. Das HLMD hat 1966 die ersten planmäßigen Messel-Grabungen durchgeführt. Die Bestände werden durch alljährliche Grabungskampagnen ergänzt. Dabei werden ab und an auch herausragende Neufunde entdeckt.
Das war am 4. Juli 2009 wieder einmal der Fall. Diesmal handelte es sich um einen „Hessischen“ Schuppenschwanz (Pholidocercus hassiacus). Die Art gehört zu den igelartigen Insektenfressern (Erinaceomorpha) im weitesten Sinn und ist eine absolute Rarität unter den Messel-Fossilien. Bei der Erstbeschreibung (von KOENIGSWALD & STORCH 1983) waren lediglich fünf Exemplare bekannt. 2001 konnte das HLMD ein weiteres, allerdings leicht zerfallenes Exemplar zusammen mit der Sammlung Behnke erwerben (MICKLICH 2001). Seitdem wurden keine weiteren Funde publiziert.
Hinsichtlich des Anpassungstyps ist der Schuppenschwanz weniger mit dem europäischen Igel (Erinaceus europaeus), sondern eher mit den Haar- oder Rattenigeln (Galericinae) vergleichbar. Diese kommen heutzutage unter anderem in den Wäldern und Sümpfen der Malaiischen Halbinsel sowie auf Sumatra und Borneo vor. Igelartige Insektenfresser sind in Messel mit zwei Gattungen und drei Arten vertreten. Wie kaum eine andere Gruppe machen sie die Bedeutung dieser Fossilienlagerstätte deutlich. Von anderen Lokalitäten nur in Form von Einzelknochen, Zähnen oder Kieferfragmenten belegt, dokumentieren die kompletten, quasi mit „Haut und Haar“ erhaltenen Messeler Funde, in einzigartiger Weise, welche Vielfalt der Überlebens- und Ernährungsstrategien die Säugetiere bereits vor ca. 47 Millionen Jahren, d.h. in einer noch relativ frühen Phase ihrer Entwicklungsgeschichte, erreicht hatten.
Der jetzt vorgestellte Neufund wurde bei einer der sechs Samstags-Grabungen, die das HLMD alljährlich mit Mitgliedern der Amateurpaläontologen-Vereinigung Palaeo-Geo e.V. in der Grube Messel durchführt, im Bereich des „Schildkrötenhügels“ (Planquadrat HI 7), ca. 120 bis 160 cm unterhalb des Leithorizontes  entdeckt (Fundbuch-Nr. 2009-3-31). Glücklicher Finder war dessen Vorsitzender, Klaus-Dieter Weiß.
Die Freude des Fundes wurde schon bald etwas getrübt, denn es entwickelte sich fast schon ein regelrechter Kriminalfall. Alle bei der Entdeckung und Bergung beteiligten Personen waren nämlich davon überzeugt, dass das Exemplar vor dem Verpacken und dem Transport absolut komplett und unversehrt auf einer Platte lag. Beim Auspacken in der Präparationswerkstatt stellte sich jedoch eine Fehlstelle im mittleren Bereich der Wirbelsäule heraus. Hatte man es also mit Sabotage zu tun oder war der Fund während der Lagerung vielleicht unbemerkt beschädigt worden?
Beides war eigentlich auszuschließen. Eine Klärung war schwierig, zumal auch fast alle Fotos, die bei der Entdeckung und Bergung gemacht wurden, zwischenzeitlich auf verschiedene Art und Weise unbrauchbar geworden oder verloren gegangen waren. Und bei dem einzig noch verbliebenen Bild wurde gerade der Fundbereich von einem starken Schatten überdeckt. Moderne Bildbearbeitung führte dann aber dennoch zu einer Lösung. Die Beschädigung war offenbar schon vor dem Aufspalten der Platte beim Lösen der darüber liegenden Ölschiefer Schichten mit einem Keil erfolgt. Die Fehlstelle beim Fossil war dann von einem feinen Ölschiefer-Grus bedeckt, was im Jubel der Grabungsteilnehmer nicht bemerkt worden war.
Diese fast abenteuerliche Geschichte ist dem Fund heute nicht mehr anzusehen. Er wurde von Mario Drobek und Eric Milsom fachmännisch präpariert, die Fehlstelle wurde ergänzt und von Marisa Blume auch farblich so retuschiert, so dass das Exemplar jetzt fast perfekt als weiteres Glanzstück in die neue Dauerausstellung des HLMD integriert werden kann.
Literaturauswahl:
KOENIGSWALD, W. VON & STORCH, G. (1983): Pholidocercus hassiacus, ein Amphilemuride aus dem Eozän der „Grube Messel“ bei Darmstadt (Mammalia, Lipotyphla). – Senckenbergiana lethaea, 64: 447-495; Frankfurt a.M.
KOENIGSWALD, W. VON, STORCH , G. & RICHTER, G. (1988): Ursprüngliche „Insektenfresser“, extravagante Igel und Langfinger. – In: SCHAAL, S. & ZIEGLER, W. (Hrsg.): Messel. – ein Schaufenster in die Geschichte der Erde und des Lebens: S. 159-177; Frankfurt a.M. (Waldemar Kramer).
STORCH, G. & RICHTER, G. (1994): Zur Paläobiolgie Messeler Igel. – Natur und Museum, 124 (3): 81-90; Frankfurt a.M.

27.02.2013, Forschungsverbund Berlin e.V.
Neue Einfriermethode – ein möglicher Ausweg für bedrohte Säugetierarten
Durch eine besonders schonenede Einfriemethode ist es IZW-Forschern gelungen, Eizellen von Löwen, Tigern und anderen Katzenarten in flüssigem Stickstoff zu lagern.
WissenschaftlerInnen des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) gelang weltweit erstmalig die erfolgreiche Gefrierkonservierung der Eierstockrinde (Cortex) verschiedener Katzenarten.
„Wir haben den Cortex verschiedener Katzenarten erfolgreich bei minus 196 Grad Celsius eingefroren und wieder aufgetaut. Diesen Vorgang des Einfrierens und der Lagerung von lebendem Zellmaterial nennt man Gefrierkonservierung oder auch Kryokonservierung“, kommentiert Caterina Wiedemann, Doktorandin am IZW.
Die Eierstockrinde gilt als Keimzellreservoir mit mehreren Tausend unreifen Eizellen. Die erfolgreiche Gefrierkonservierung von Eierstockgewebe bei Katzenarten stellt daher eine wichtige Komponente für die Einrichtung von Keimzellbanken zum Erhalt der genetischen Diversität dar.
Die ReproduktionsbiologInnen des IZW haben eine Methode weiterentwickelt, mit der es jetzt möglich ist, den Cortex verschiedener Katzenarten in die Kryokonservierung zu überführen. Als Vorlage für das Projekt diente ein Einfrierverfahren aus der Humanmedizin. Dabei wird das Eierstockgewebe krebskranker Frauen entnommen, um die Schädigung der Eizellen durch eine Chemo- oder Strahlentherapie zu verhindern. Nach erfolgreicher Tumorbehandlung kann das zuvor in flüssigem Stickstoff konservierte Eierstockgewebe in die Patientin rücktransplantiert und der normale weibliche Geschlechtszyklus und auch die Fruchtbarkeit wiederhergestellt werden. Das IZW hat das Verfahren aus der Humanmedizin für Haus- und Wildkatzen angepasst.
Die besondere Herausforderung bei der Kryokonservierung von Zellen liegt darin, dass eine Zelle der einen Tierart nicht der einer anderen gleicht. Der Zellaufbau ist bei jeder Art einzigartig. Daher ist es auch derzeit unmöglich ein einheitliches Einfrierverfahren für alle Zellen zu entwickeln. Die WissenschaftlerInnen des IZW haben ein langsames Einfrierverfahren erarbeitet. Dabei wurde der Cortex in gleichgroße Stücke von je 2 mm Durchmesser seziert. Mit einer Geschwindigkeit von minus 0,3 Grad Celsius pro Minute wurde das Zellmaterial eingefroren. Das Einfriermedium enthielt als Gefrierschutzmittel Ethylenglykol und Saccharose. Bis zu 14 Tage vor und nach dem Einfrieren wurde der Cortex in einem Medium kultiviert, um das Überleben der Eizellen nach dem Auftauen nachzuweisen.
Das IZW besitzt die Genom-Ressourcenbank „Arche“, die unter anderem eine Vielzahl von Spermaproben diverser Wildtierarten beherbergt. Nunmehr können auch die weiblichen Keimzellen verschiedener Katzenarten für die Zukunft besser gelagert werden. „Dies ist ein enormer Fortschritt für den Artenschutz. Besonders für bedrohte Katzenarten ist die erfolgreiche Kryokonservierung männlicher und weiblicher Keimzellen ein Hoffnungsschimmer“, sagt die IZW Abteilungsleiterin Prof. Dr. Katarina Jewgenow.
2007 hat das IZW das „Felid-Gametes-Rescue Projekt“ ins Leben gerufen. Darin soll ein europäisches Netzwerk aufgebaut werden, das Katzenkeimzellen gewinnt und lagert, und diese dann für Nachzuchtprogramme von Zoos zur Verfügung stellt. Im Rahmen dieses Projektes werden Eierstöcke und Hoden von Groß- und Kleinkatzen aus verschiedenen europäischen Zoos an das Berliner IZW gesendet und dort erforscht.
Publikation:
Wiedemann C, Zahmel J, Jewgenow K (2013): Short-term culture of ovarian cortex pieces to assess the cryopreservation outcome in wild felids for genome conservation. BMC VET RES 9, 37; doi: 10.1186/1746-6148-9-37

27.02.2013, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Leben in der geologischen Knautschzone: Gebirge fördern die biologische Vielfalt
Lange wurde angenommen, dass stabile Umweltbedingungen die Biodiversität begünstigen, da sie der Artbildung Zeit lassen. Neue Forschungsergebnisse legen aber nahe, dass sich in geologisch dynamischen Regionen deutlich mehr Arten bilden. Junge Gebirge bieten neue Lebensbedingungen und noch unbesetzte Nischen, in denen neue Arten entstehen. Wissenschaftler der Universitäten Amsterdam und Frankfurt, der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN) und des Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) plädieren in der März-Ausgabe der Zeitschrift Nature Geoscience für eine engere Kooperation zwischen Bio- und Geowissenschaften, um diese Prozesse besser zu verstehen.
Die lange geltende Annahme, dass langfristig stabile Lebensbedingungen mit einer großen Artenvielfalt einhergehen, trifft nicht überall zu. Vielmehr deuten neue Studien darauf hin, dass es gerade instabile, sich wandelnde Lebensräume sind, die der biologischen Vielfalt stets neuen Raum zur weiteren Entfaltung bieten. Die Entstehung von Bergketten und Gebirgen spielt hier eine große Rolle: Hier bilden sich unbesetzte Lebensräume mit neuen klimatischen und landschaftlichen Bedingungen und ganz speziellen ökologischen Gegebenheiten, die gerade dazu einladen, von neu entstehenden Arten besiedelt zu werden.
Barriere und Brücke zugleich
Bergketten und Gebirge haben vielfältige Auswirkungen auf die biologische Vielfalt: Während sie die Verbreitung mancher Organismen unterbinden, stellen sie für andere Arten Brücken zwischen Lebensräumen dar. Neu entstehende Gebirge zerschneiden vorher homogene Lebensräume, oder aber verbinden Landmassen und schaffen so neue Wege für sich ausbreitende Arten. Gebirgsregionen beherbergen außerdem eine Vielzahl sehr speziell angepasster Arten in räumlich kleinen Nischen – und erstaunlicherweise sind diese Arten von sich ändernden Klimabedingungen oft geringer betroffen als Flachlandarten: Sie müssen nicht weit wandern, um wieder optimale Temperaturen vorzufinden. Ihr großer Artenreichtum lässt Bergregionen auch zur „Biodiversitätspumpe“ für die angrenzenden Flachlandregionen werden, in die laufend Arten aus den Gebirgen zuwandern und bei der notwendigen Anpassung zu neuen Spezies werden.
Im Fluss: Entstehung von Lebensräumen
Aber nicht nur das unmittelbare Umfeld wird durch die Arten aus den Gebirgen bereichert, die majestätischen Dächer der Welt prägen vielmehr ganze Kontinente: Das an biologischer Vielfalt unermesslich reiche Amazonasbecken in Südamerika beispielsweise wäre ohne die Anden nicht denkbar. Die aus der Verwitterung der andinen Gesteine stammenden nährstoffreichen Sedimente bilden die Grundlage für den einzigarten Artenreichtum der Amazonasregion. Und der Einfluss des Gebirges reicht sogar bis in den Atlantischen Ozean: Durch den Amazonas weit ins Meer hinaus transportierte Sedimente schaffen hier völlig andere geochemische Bedingungen als in den angrenzenden Gewässern. Und dies nicht nur in Südamerika: Prof. Dr. Andreas Mulch (BiK-F, SGN und Goethe-Universität), einer der Frankfurter Autoren, betont: „Die Rolle von Gebirgsregionen als einer der Motoren der Evolution ist keine Besonderheit der Anden. Sie gilt ebenso für die Himalayaregion oder auch die Alpen.“
Pionier Alfred Wegener: Forderung nach Kooperation zwischen Geo- und Biowissenschaften
„Schon Alfred Wegener forderte bei der Vorstellung seiner damals noch umstrittenen Theorie der Kontinentaldrift im Senckenbergmuseum eine Annäherung zwischen den Wissenschaftsdisziplinen“, so Prof. Dr. Dr. h. c. Volker Mosbrugger, Generaldirektor der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und Mitautor des Beitrags. „Aber erst heute, hundert Jahre später, findet diese langsam statt.“ Zum Verständnis des Werdens und Vergehens der globalen Biodiversität müssen Geo- und Biowissenschaften aber intensiv zusammenarbeiten, um die auf ganz unterschiedlichen räumlichen, zeitlichen und taxonomischen Skalen ablaufenden Evolutionsprozesse zu erfassen. Neue molekularbiologische Methoden und moderne geochemische Ansätze zur Rekonstruktion von Erdoberflächenprozessen ermöglichen es, immer umfassender zu erklären, wie Geologie und Klima interagieren und gemeinsam Evolution beeinflussen. Außerdem begünstigt ein wachsendes wissenschaftliches Interesse an interdisziplinären Projekten die Zusammenarbeit. In ihrer Stellungnahme an die Zeitschrift Nature Geoscience plädieren die Wissenschaftler dafür, diese neuen gemeinsamen Forschungswege zu beschreiten, da ein umfassendes Verständnis der globalen Biodiversität nur erreicht werden kann, wenn fächerübergreifende Forschung sich der Interaktion Geosphäre und Biosphäre widmet.
Veröffentlichung:
Carina Hoorn, Volker Mosbrugger, Andreas Mulch & Alexandre Antonelli (2013): Biodiversity from mountain building. – Nature Geoscience. doi:10.1038/ngeo1742

28.02.2013, Georg-August-Universität Göttingen
Honigbienen alleine reichen nicht aus
Etwa ein Drittel der weltweiten Nahrungsmittelproduktion wird von Bestäubung beeinflusst – und herrscht ein Mangel an Bestäubern, fallen die Ernten oft sehr gering aus. Eine weltweite Studie mit Beteiligung der Universität Göttingen hat nun gezeigt, dass Pflanzen besonders viele Früchte und Samen hervor bringen, wenn möglichst viele unterschiedliche Arten frei lebender Bestäuber vorhanden sind. Honigbienen können diese wilden Bestäuber nicht ersetzen, sondern lediglich unterstützen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science erschienen.
Honigbienen alleine reichen nicht aus
Neue Studie zeigt: Maximale Ernte gibt es nur mit Bestäubervielfalt
(pug) Etwa ein Drittel der weltweiten Nahrungsmittelproduktion wird von Bestäubung beeinflusst – und herrscht ein Mangel an Bestäubern, fallen die Ernten oft sehr gering aus. Eine weltweite Studie mit Beteiligung der Universität Göttingen hat nun gezeigt, dass Pflanzen besonders viele Früchte und Samen hervor bringen, wenn möglichst viele unterschiedliche Arten frei lebender Bestäuber vorhanden sind. Honigbienen können diese wilden Bestäuber nicht ersetzen, sondern lediglich unterstützen: Die Forscher konnten nachweisen, dass der Blütenbesuch der wilden Bestäuber, insbesondere der Wildbienen, doppelt so effektiv ist wie der der Honigbienen. Die Wissenschaftler untersuchten insgesamt 600 Felder mit 41 Nutzpflanzenarten aus 20 Ländern. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science erschienen.
Landwirtschaft hängt von vielen Leistungen der Natur ab, die keinen direkten Marktwert haben: von Zersetzungsprozessen im Boden, Wasserreinigung, natürlicher Schädlingskontrolle und der Bestäubung von Nutzpflanzen durch frei lebende Bestäuber. Dazu zählen Wildbienen, Fliegen, Käfer, Schmetterlinge, Vögel und Fledermäuse. Die an der Studie beteiligten Agrarwissenschaftler der Universität Göttingen untersuchten sowohl Kaffee- und Kürbisplantagen in Indonesien als auch Erdbeerfelder und Kirschbäume in Südniedersachsen.
„Die Ergebnisse machen deutlich, dass eine ertragreiche Landwirtschaft nicht ohne Artenvielfalt auskommt“, so Prof. Dr. Teja Tscharntke, Leiter der Abteilung Agrarökologie der Universität Göttingen. „Es wäre sehr riskant, sich bei der Bestäubung von Nutzpflanzen alleine auf die vom Menschen gemanagten Honigbienen zu verlassen, deren Anzahl durch Parasiten und Pestizide in jüngerer Zeit stark beeinträchtigt wurde. Konzepte zur Förderung weltweiter Nahrungsmittelsicherheit sollten auch den Schutz frei lebender Bestäuber, namentlich der Wildbienen, berücksichtigen.“
Originalveröffentlichung: Lucas A. Garibaldi et al. Wild pollinators enhance fruit set of crops regardless of honey-bee abundance. Science Express online (28 Feb 2012). Doi: 10.1126/science.1230200.

01.03.2013, Leuphana Universität Lüneburg
Wildbienen sichern gute Ernten
Viele Kulturpflanzen müssen von Insekten bestäubt werden, um hohe Erträge zu bringen. Dabei spielen Wildbienen eine weitaus größere Rolle als bislang angenommen. Das berichtet ein internationales Forschungsteam in „Science“.
„Die Bestäubung durch Honigbienen reicht aus, um hohe landwirtschaftliche Erträge zu sichern“ – diese weit verbreitete Auffassung ist nur bedingt richtig. Denn in Anbauflächen auf der ganzen Welt erhöhen wildlebende Insekten den Fruchtansatz auch dann, wenn bereits sehr viele Honigbienen vorhanden sind. Zu diesem Ergebnis kommt eine internationale Studie, die jetzt in „Science“ veröffentlicht ist. Durchgeführt wurde sie unter Federführung der Leuphana Universität Lüneburg, der Universität Würzburg und der Universität Río Negro in Argentinien.
Ein Fazit der Studie: Die Artenvielfalt in Agrarlandschaften hat weltweit eine große Bedeutung für die Sicherung der landwirtschaftlichen Erträge. Aber: „In vielen Agrarlandschaften hat die Insektenvielfalt durch Eingriffe des Menschen deutlich abgenommen“, erklärt Alexandra-Maria Klein, Professorin für Ökosystemfunktionen an der Leuphana Universität Lüneburg. Aus diesem Grund sei die Bestäubung von Kulturpflanzen durch wildlebende Insekten, vor allem durch Wildbienen, inzwischen gestört und gefährdet.
600 Anbauflächen in 19 Ländern untersucht
Für die Studie hat ein 50-köpfiges internationales Forschungsteam Daten über 41 verschiedene landwirtschaftliche Systeme von 600 Anbauflächen in 19 Ländern verschiedener Kontinente zusammengetragen. Auf allen Flächen wurden Häufigkeit und Artenvielfalt der blütenbesuchenden Insekten und der Fruchtansatz zur Ernte protokolliert.
„Besonders hat uns interessiert, ob Honigbienen tatsächlich alleine die Bestäubung von Kulturpflanzen gewährleisten können oder ob auch andere, wildlebende Insekten von Bedeutung sind“, erläutert Ingolf Steffan-Dewenter, gelernter Imker und Professor für Tierökologie und Tropenbiologie an der Universität Würzburg.
Erstaunliche Ergebnisse der Studie
„Das Ergebnis unserer Arbeit ist erstaunlich“, erklärt Klein: „Wildlebende Insekten haben in allen 41 Anbausystemen einen positiven Effekt auf den Fruchtansatz. Eine größere Zahl von Honigbienen erzielt diesen Effekt nur bei 14 Prozent der untersuchten Anbauten.“ Anders gesagt: 100 Honigbienen plus 50 Wildbienen bestäuben ein Feld viel effektiver als 150 Honigbienen.
Wildlebende Insekten erreichen mit der gleichen Zahl von Blütenbesuchen einen doppelt so hohen Fruchtansatz wie Honigbienen. „Das spricht für eine hohe Bestäubungseffektivität“, erklärt Klein. Pollenuntersuchungen in einem Teil der Anbausysteme lassen vermuten, dass die höhere Effizienz der wildlebenden Insekten nicht durch eine größere Menge, sondern durch eine bessere Qualität der transportierten Pollen zustande kommt.
Wildlebende Insekten fördern
Die gängige Praxis, gezielt Honigbienen in Kulturen wie Raps, Sonnenblumen, Erdbeeren, Äpfeln, Kirschen, Mandeln, Blaubeeren und Wassermelonen einzubringen, sichert demnach nur einen Grundertrag. „Aber die Landwirtschaft könnte höhere und stabilere Erträge erreichen, wenn sie die Bestäubungsleistung wildlebender Insekten überall optimal nutzen würde“, betont Steffan-Dewenter.
Wildlebende Insekten brauchen natürliche Ressourcen wie Nahrung und Nistplätze. Diese sind in einer von industrieller Landwirtschaft geprägten Agrarlandschaft nicht ausreichend vorhanden. „Das bedeutet, dass wir uns Gedanken darüber machen müssen, wie wir wildlebende Insekten in Agrarlandschaften fördern können“, erläutert Klein. „Artenvielfalt ist dort besonders wichtig, weil auch die Honigbienen in vielen Gegenden immer seltener werden – durch Pestizide, Nahrungsmangel und eingeschleppte Parasiten“, erklärt der Würzburger Professor.
Konsequenzen für die Landwirtschaft
In der Praxis fordert das Ergebnis der Studie den Schutz und die Renaturierung naturnaher Lebensräume, blütenreichere Landschaften sowie größtmögliche Effizienz und Vorsicht beim Einsatz von Pflanzenschutzmitteln. „Die Etablierung von Blühstreifen und Hecken, blühende Stilllegungsflächen und Untersaaten, vielfältige Fruchtfolgen, die Förderung von Nistmöglichkeiten für wildlebende Bestäuber sowie ökologische Landwirtschaft können dazu beitragen“, so Steffan-Dewenter.
Nun seien angewandte Wissenschaft, Politik und Praxis gemeinsam gefordert, so das Forschungsteam: Es gehe darum, Agrarlandschaften zu entwickeln und zu propagieren, in denen die Biodiversität wildlebender Organismen berücksichtigt und gefördert wird. „Unsere Studie zeigt deutlich, dass Biodiversität und landwirtschaftliche Produktion untrennbar miteinander verknüpft sind“, so das Fazit von Professorin Klein.

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