Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

12.02.2018, NABU/LBV
Wieder mehr Wintervögel – insgesamt aber rückläufiger Trend
Nach den sehr niedrigen Zahlen im vergangenen Winter haben sich in diesem Jahr wieder mehr Wintervögel in Deutschlands Gärten und Parks eingefunden. Das hat die gemeinsame Zähl-Aktion von NABU und seinem bayerischen Partner Landesbund für Vogelschutz (LBV), die Stunde der Wintervögel, ergeben, deren Endergebnis an diesem Montag vorgestellt wurde. Über 136.000 Vogelfreunde haben sich an der Aktion beteiligt und Zählungen aus über 92.000 Gärten übermittelt – ein neuer Rekord. Damit konnte die bisherige Höchstzahl von knapp 125.000 aus dem Vorjahr übertroffen werden.
„Im vergangenen Winter hatten die Teilnehmer 17 Prozent weniger Vögel gemeldet als im Schnitt der Jahre zuvor“, sagt NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller, „Zum Glück hat sich dieses erschreckende Ergebnis nicht wiederholt. Im Vergleich zum Vorjahr wurden wieder elf Prozent mehr Vögel gesichtet.“ 2018 wurden rund 38 Vögel pro Garten gemeldet, im vergangenen Jahr waren es nur 34 Vögel. 2011 waren bei der ersten Stunde der Wintervögel aber noch 46 Vögel pro Garten gemeldet worden. „Die höheren Zahlen in diesem Jahr können darum nicht darüber hinwegtäuschen, dass seit Jahren ein kontinuierlicher Abwärtstrend festzustellen ist“, so Miller. „Der Rückgang häufiger Arten ist in vielen europäischen Ländern ein ernstes Problem und zeigt sich offensichtlich auch bei den Wintergästen in unseren Gärten.“ Seit Beginn der Wintervogelzählungen im Jahr 2011 seien die Gesamtzahlen gemeldeter Vögel um 2,5 Prozent pro Jahr zurückgegangen.
„Überlagert wird dieser langjährige Trend jedoch durch die Auswirkungen jährlich unterschiedlicher Witterungs- und Nahrungsverhältnisse“, so NABU-Vogelschutzexperte Marius Adrion. Grundsätzlich kämen in milderen Wintern, wie den letzten beiden, weniger Vögel in die Gärten, da sie auch außerhalb der Siedlungen noch genug Nahrung fänden. Dennoch fehlten im letzten Jahr viele Meisen und waldbewohnende Finkenarten, während sie in diesem Winter wieder in gewohnter Anzahl gesichtet wurden. „Erklären lässt sich dies vermutlich durch das von Jahr zu Jahr sehr unterschiedliche Angebot an Baumsamen in den Wäldern – nicht nur bei uns, sondern auch in den Herkunftsgebieten dieser Vögel in Nord- und Osteuropa. Je weniger Samen, desto größer der Zuzug von Vögeln aus diesen Regionen zu uns und desto eher nehmen diese Vögel naturnahe Gärten und Vogelfütterungen dankbar an“, so Adrion.
In der Rangliste der häufigsten Wintervögel haben sich Kohl- und Blaumeise den zweiten und dritten Platz hinter dem Haussperling zurückerobert.
Hauben- und Tannenmeisen kamen im Vergleich zu 2017 sogar doppelt bis dreimal so häufig in die Gärten. Auch andere typische Waldvögel, wie Kleiber, Gimpel, Buntspecht und Eichelhäher wurden häufiger gemeldet. „Unsere größte Finkenart, der Kernbeißer, wurde besonders oft in Westdeutschland und Thüringen beobachtet“, sagt Adrion.
Entgegen dem insgesamt abnehmenden Trend der Wintervögel konnte bei einigen Vogelarten, die Deutschland im Winter üblicherweise nur teilweise verlassen, ein deutlicher Trend zu vermehrten Überwinterungen in Deutschland festgestellt werden. Bestes Beispiel ist der Star, Vogel des Jahres 2018. Mit 0,81 Individuen pro Garten erzielte er in diesem Jahr mit Abstand sein bestes Ergebnis. Statt wie früher in jedem 25. Garten wird er inzwischen bereits in jedem 13. Garten auch bei der Winterzählung angetroffen. Auch bei den Teilziehern Ringeltaube und Heckenbraunelle zeigt sich eine ähnliche Entwicklung. Diese Arten reagieren damit auf die vermehrten milden Winter, die ihnen eine Überwinterung näher an ihren Brutgebieten ermöglicht.
Der Haussperling konnte auch 2018 seinen Platz als häufigster Gast am Futterhaus verteidigen. Unter den Top Ten der häufigsten Wintervögel hat die Amsel am stärksten verloren. Fast ein Drittel weniger Amseln als im Vorjahr wurden beobachtet. Damit rutschte sie von Platz zwei auf Platz fünf ab. „Ein Grund dafür könnte der für diese Vögel tödliche Usutu-Virus sein, der in den Jahren 2016 und 2017 zu Ausbrüchen in immer mehr Teilen Deutschlands geführt hat“, so Adrion. „Hier wartet der riesige Datenschatz der Stunde der Wintervögel aber noch auf eine genauere Analyse.“
12.02.2018, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Erfolgreich überleben ohne Sex
Sie vermehren sich durch Jungfernzeugung; ihre Nachkommen sind hundertprozentige Klone der Mutter. Nach den gängigen Theorien müsste der Amazonenkärpfling deshalb längst ausgestorben sein. Warum das nicht so ist, zeigt eine neue Studie.
Arten, die sich ungeschlechtlich vermehren, sind unter Wirbeltieren äußerst selten zu finden; der Amazonenkärpfling (Poecilia formosa) bildet dabei die große Ausnahme. Die kleinen Fische, deren natürliches Verbreitungsgebiet im Grenzgebiet von Texas und Mexiko liegt, bringen keine männlichen Nachkommen hervor. Die Weibchen vermehren sich durch Jungfernzeugung – in der Fachsprache Parthenogenese genannt – ihre Töchter sind genetisch identische Klone ihrer selbst.
Ganz auf den Akt mit den Männchen verzichten, können die Amazonenkärpflinge allerdings nicht. Sie müssen sich mit männlichen Exemplaren verwandter Arten paaren, weil erst deren Sperma der Eizelle das Signal zum Teilen gibt. Tatsächlich dringt die Samen- sogar in die Eizelle ein; ein Austausch genetischen Materials findet jedoch nicht statt. Vielmehr vernichtet die Eizelle das männliche Erbgut in der Regel vollständig.
„Nach den gängigen Theorien dürfte es diese Art eigentlich nicht mehr geben. Sie müsste im Laufe der Evolution längst ausgestorben sein“, erklärt Manfred Schartl.
Der Biochemiker ist Inhaber des Lehrstuhls für Physiologische Chemie am Biozentrum der Universität Würzburg. Weshalb der Amazonenkärpfling trotzdem noch existiert, hat Schartl gemeinsam mit einem internationalen Wissenschaftlerteam untersucht. Die Forscher haben dafür das Erbgut der Fischart entschlüsselt und mit dem verwandter Arten verglichen. Die Ergebnisse ihrer Studie stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Ecology & Evolution vor.
Im Widerspruch zu gängigen Theorien
Zwei Aspekte sprechen im Wesentlichen dagegen, dass Arten, die sich ungeschlechtlich vermehren, dauerhaft existieren können: „In jedem Erbgut treten irgendwann einmal Fehler auf. Bei Lebewesen, deren Nachkommen reine Klone sind, müssten sich diese Fehler über die Generationen hinweg akkumulieren, bis es irgendwann keine gesunden Individuen mehr gibt“, erklärt Schartl. Arten, die sich geschlechtlich vermehren, können solche Fehler leichter ausmerzen, wenn der Chromosomensatz bei der Bildung von Ei- und Samenzelle halbiert wird und anschließend bei der Befruchtung aus jeweils der Hälfte des mütterlichen und des väterlichen Erbguts neu kombiniert wird.
Was ebenfalls gegen ein langes Überleben spricht, wenn Nachkommen Klone ihrer Mütter sind: „Diese Arten können sich wegen der fehlenden Neukombination ihres Erbguts in der Regel nicht so schnell an veränderte Umweltbedingungen anpassen wie ihre Konkurrenten, die sich auf geschlechtliche Weise fortpflanzen“, sagt Schartl. Im Laufe der Evolution, bei der das Prinzip „Survival of the fittest“ gilt, sollten sie deshalb innerhalb weniger Generationen den Kürzeren ziehen.
Einzigartige genetische Variabilität
Antwort auf die Frage, warum diese Theorien beim Amazonenkärpfling versagen, haben die Wissenschaftler im Genom dieser und zweier verwandter Fischarten, die sich normal geschlechtlich vermehren, gesucht. Das zentrale Ergebnis: „Wir haben beim Amazonenkärpfling wenige Anzeichen einer genetischen Degeneration gefunden, sondern vielmehr eine einzigartige genetische Variabilität und deutliche Beweise für eine fortlaufende Evolution“, so Manfred Schartl.
Vor allem bei Genen, die für das Immunsystem von Bedeutung sind, habe sich im Erbgut von P. formosa ein hohes Maß an genetischer Variabilität gezeigt. Die Autoren der Studie folgern daraus, dass diese Variabilität kombiniert mit einer breit angelegten Immunantwort wesentlich dazu beiträgt, dass der Amazonenkärpfling nicht das übliche Schicksal ungeschlechtlich sich fortpflanzender Organismen teilt: ein leichtes Opfer von Krankheitserregern zu sein.
Weitere Ergebnisse der Studie
• Der Vergleich des Genoms von P. formosa mit den verwandten, sich geschlechtlich fortpflanzenden Fischarten P. latipinna und P. mexicana zeigt: Die Unterschiede sind gering. Alle drei tragen 25.220 proteinkodierende Gene.
• Erstaunlicherweise sind im Erbgut von P. formosa auch solche Gene zu finden, die ein weiblicher Fisch nicht benötigt, wie etwa Gene für die Spermatogenese, die Entwicklung von Männchen oder für die Reifeteilung von Ei- und Samenzelle.
• Das Fehlen großflächiger genetischer Schäden lässt sich definitiv nicht damit erklären, dass P. formosa sich erst vor wenigen Generationen entwickelt hat. Der Blick ins Genom zeigt, dass die Art vor gut 100.000 Jahren entstanden sein muss. Bei einem Generationswechsel alle drei bis vier Monate bedeutet dies gut 500.000 Generationen, seit denen P. formosa existiert – also dem Mehrfachen dessen, was bisher gängige Theorien als Zeitraum bis zur Auslöschung angeben. Und übrigens auch ein Vielfaches der Generationen, die Homo sapiens vorweisen kann.
• Auch P. formosa nimmt vermutlich an evolutionären Prozessen teil – dies allerdings im Rahmen einer Selektion von natürlicherweise erscheinenden Mutationen und dem Wettbewerb zwischen den jeweiligen Klonen. Dabei erweist sich die ungeschlechtliche Vermehrung für den Amazonaskärpfling sogar als Vorteil: Ohne den Aufwand, den zwei Geschlechter bedeuten, kann die Fischpopulation schneller wachsen und eine bedeutende Größe erreichen.
• Sämtliche bekannten asexuell lebenden Wirbeltiere sind Hybride – „Eltern“ des Amazonenkärpflings waren zwei Exemplare von P. latipinna und P. mexicana. Die Wissenschaftler vermuten deshalb, dass ein hybrides Genom die treibende Kraft hinter der Fitness dieser Arten ist. Dafür müssen die hybriden Gene allerdings miteinander kompatibel sein – was nur sehr selten der Fall ist.
• Als Ersatz für die bisher gängigen Theorien zu den Überlebenschancen von Arten, die sich asexuell vermehren, schlagen die Forscher eine neue Theorie vor, die sie „rare-formation-hypothesis“ nennen. Diese besagt, dass asexuelle Arten nicht deshalb so selten sind, weil sie den anderen unterlegen sind. Sie sind vielmehr selten in der Natur anzutreffen, weil die Bedingungen an ein hybrides Genom, das es für ein erfolgreiches Überleben und eine erfolgreiche Reproduktion braucht, so spezifisch sind.
Clonal polymorphism and high heterozygosity in the celibate genome of the Amazon molly. Nature Ecology & Evolution http://dx.doi.org/10.1038/s41559-018-0473-y

13.02.2018, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Zwergschwäne 2017 fast ohne Bruterfolg
Einen Anteil von 4,2 % Jungvögeln ergab die bundesweite Erfassung des Jungvogelanteils beim Zwergschwan um den 9./10. Dezember 2017. Das ist der mit Abstand geringste Jungvogelanteil, der seit 2011 ermittelt wurde. Bislang lag der Anteil zwischen 10,0 % (2015) und 17,4 % (2012).Seit 2011 beteiligt sich der DDA aufgrund des steigenden Rastbestandes im Frühwinter an der systematischen Erfassung des jährlichen Bruterfolgs der in Nordwesteuropa überwinternden Zwergschwäne.
5.498 Individuen wurden Anfang Dezember in Deutschland nach Alter differenziert. Das ist die größte Stichprobe, die wir bislang beitragen können. Dank des gut etablierten Netzwerks ehrenamtlicher Zählerinnen und Zähler dürfte ein sehr großer Teil des anwesenden Rastbestandes erfasst worden sein. Wir schätzen den Rastbestand für Anfang Dezember 2017 auf mindestens 5.600 Individuen.
Im Rahmen der jeweils Anfang Dezember durchgeführten Zählung wurde 2016 der Bestand auf rund 3.500 geschätzt, 2015 wurden über 4.800 nach Alter differenziert, 2014 waren es rund 3.600. Dass ein so hoher Rastbestand wie Anfang Dezember 2017 kein Einzelfall ist, verdeutlichen die mindestens 5.300 Zwergschwäne, die im Dezember 2013 anwesend waren. Insgesamt hat der Rastbestand im Frühwinter in Deutschland – im Gegensatz zum Gesamtbestand in Nordwesteuropa – seit Anfang der 2000er-Jahre um ein Vielfaches zugenommen. Zuvor hielten sich so früh im Winter nur ausnahmsweise über 1.000 Zwergschwäne bei uns auf; das Gros zog direkt in die Niederlande, nach England und Irland. Erst im Laufe des Winters stiegen die Rastzahlen bei uns allmählich an und erreichten im Februar/März ihr Maximum. Letzteres gilt nach wie vor. Damit kommt Deutschland nun nicht nur im Frühjahr eine besondere Bedeutung zu, sondern während des gesamten Winters. Der Gesamtbestand in Nordwesteuropa überwinternder Zwergschwäne wurde zuletzt mit 18.000 Ind. angegeben.
Anfang Dezember 2017 konnte für 115 Familien die Anzahl an Jungvögeln ermittelt werden. Die meisten erfolgreichen Altvögel hatten einen oder zwei Jungvögel „im Schlepptau“. Familien mit vier oder fünf Jungen wurden – im Gegensatz zu den Vorwintern – am Zählwochenende nicht beobachtet. Die durchschnittliche Jungenanzahl je Familie lag bei 1,6 Jungvögeln (2016: 2,2 Juv./Fam.).
Der Jungvogelanteil bei uns lag in den letzten Jahren durchweg höher als auf Populationsebene. Es ist deshalb davon auszugehen, dass die in Nordwesteuropa überwinternden Zwergschwäne 2017 praktisch keinen Bruterfolg hatten. Darauf deuten auch die noch vorläufigen Zahlen aus den Niederlanden. Auch von anderen Arten, die im äußersten Norden Eurasiens brüten, wird berichtet, dass der Bruterfolg sehr gering war, etwa bei der Dunkelbäuchigen Ringelgans.

13.02.2018, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Florale Schneckenpost – Nicht-heimische Schnecken gelangen über Blumenhandel nach Europa
Ein internationales Team aus Senckenberg-Wissenschaftlern und Forschenden des Naturhistorischen Museums Göteborg und des Königlich Belgischen Instituts für Naturwissenschaften hat auf eine potentielle Einschleppungsroute nordamerikanischer Tierarten hingewiesen. Sie fanden verschiedene nicht-heimische Schneckenarten, die mit dem Import von Salal, einem Bindegrün für Blumensträuße, nach Schweden gelangten. Das Wissenschaftler-Team empfiehlt in seiner kürzlich im Fachjournal „Folia Malacologica“ erschienenen Studie den Import von Zierpflanzen nach Europa stärker zu kontrollieren, um die Gefahr durch potentielle neue invasive Arten zu verringern.
Ein Blumenstrauß ist ein schönes Geschenk – um den Sträußen mehr Volumen zu geben, wird den Blumen häufig das Bindegrün Salal beigefügt. „Dieser hübsche ‚Füller’ aus der Gattung der Scheinbeeren kann es aber ‚in sich haben’“, erklärt Dr. Heike Reise vom Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz und fährt fort: „Wir haben herausgefunden, dass mit dem Import von Salal – Gaultheria shallon – auch unerwünschte Passagiere nach Europa gelangen können.“
Gemeinsam mit einem internationalen Team hat die Görlitzer Malakologin im Rahmen des Langzeitprojektes „Synantrope Schnecken und Nacktschnecken“ mehrere Schnecken untersucht, die in verschiedenen schwedischen Blumengeschäften zwischen oder in unmittelbarer Nähe von Salal-Lieferungen gefunden wurden. „Es handelt sich hierbei um die nicht-heimischen Arten Ariolimax columbianus und Prophysaon foliolatum“, so Reise. Sowohl die Pflanze, als auch die Schnecken stammen ursprünglich von der Pazifikküste Nordamerikas.
Die Nacktschnecke Ariolimax columbianus wird aufgrund ihrer Größe und gelblichen Färbung auch häufig als „Bananenschnecke“ bezeichnet und ist mit bis zu 25 Zentimetern die größte landlebende Schnecke Nordamerikas. Zudem sind Bananenschnecken für ein ungewöhnliches Verhalten bei der Paarung bekannt: In etwa fünf Prozent der Fortpflanzungsakte knabbert ein Geschlechtspartner, nach der Übertragung der Samenpakete mit Hilfe seiner Raspelzunge, den noch in der Vagina steckenden Penis des anderen Partners ab und frisst ihn auf.
„Die Schneckenart Prophysaon foliolatum ist nun erstmalig in Europa aufgetaucht“, erläutert Reise. Ihre Fähigkeit zur Selbstamputation des Hinterleibs bei einem Angriff brachte den Tieren den Beinamen „taildropper“ ein.
Beide Arten leben in erster Linie am Boden feuchter Küstenregenwälder entlang der Westküste Nordamerikas. „Genau dort gedeiht Salal als üppiger Unterwuchs und wird in riesigen Mengen in Wäldern geschnitten. Wir gehen davon aus, dass hierbei gelegentlich auch die Schnecken mitgenommen und verpackt werden. Unsere und weitere Funde der nordamerikanischen Arten tauchten immer im Zusammenhang mit dem Bindegrün auf – dies bekräftigt unsere Hypothese“, ergänzt die Görlitzer Wissenschaftlerin. Begünstigend für die unabsichtliche Einfuhr sind die „schneckenfreundlichen“ Transport- und Lagerbedingungen der Pflanzen.
Während viele europäische landlebende Schneckenarten, wie beispielsweise die Rote Wegschnecke oder der Tigerschnegel, bereits erfolgreich Populationen in Nordamerika etabliert haben, ist die Einfuhr in die entgegengesetzte Richtung bisher weniger bekannt. „Um einer Invasion dieser Tiere entgegenzuwirken, empfehlen wir den von uns aufgezeigten Transportweg zukünftig besser zu kontrollieren. Während dies in den USA und Australien schon sehr gründlich geschieht, muss diesbezüglich in Europa noch nachgerüstet werden. Zumal die untersuchten Arten relativ auffällig und groß sind; es ist gut anzunehmen, dass viele andere, kleinere Organismen unbemerkt über diese Route nach Europa gelangen“, schließt Reise.
Publikation
Proschwitz, T. von, Reise, H., Schlitt, B. & Breugelmans, K. 2017. Records of the slugs Ariolimax columbianus (Ariolimacidae) and Prophysaon foliolatum (Arionidae) imported into Sweden. Folia Malacologica 25: 267–271.

13.02.2018, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Bienenwölfe nutzen seit 68 Millionen Jahren erfolgreich die gleichen Antibiotika
Antibiotika werden nicht nur vom Menschen, sondern auch von vielen Insekten zum natürlichen Schutz gegen Krankheitserreger eingesetzt. Ein Team von Forschern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena hat nun herausgefunden, dass Bienenwölfe das Problem der Resistenzbildung gegenüber Krankheitserregern anscheinend nicht kennen. Sie schützen ihren Nachwuchs mit symbiotischen Bakterien, die einen Antibiotika-Cocktail aus 45 Substanzen bilden, vor Schimmelpilzen. Die Vielfalt der Substanzen ist nicht nur weitaus höher als bislang angenommen, sondern seit dem Ursprung dieser Symbiose vor 68 Millionen Jahren erstaunlich stabil geblieben.
Die Entdeckung von Penicillin vor etwa 90 Jahren und die flächendeckende Einführung von Antibiotika zur Bekämpfung infektiöser Krankheiten hat die Humanmedizin revolutioniert. In den letzten Jahrzehnten hat jedoch die Anzahl an resistenter und multiresistenter Keime kontinuierlich zugenommen und stellt die moderne Medizin vor massive Probleme. Antibiotika werden jedoch nicht nur vom Menschen, sondern auch von vielen Insekten zum natürlichen Schutz gegen Krankheitserreger eingesetzt. Ein Team von Forschern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena hat nun herausgefunden, dass Bienenwölfe das Problem der Resistenzbildung gegenüber Krankheitserregern anscheinend nicht kennen. Sie schützen ihren Nachwuchs mit symbiotischen Bakterien, die einen Antibiotika-Cocktail aus 45 Substanzen bilden, vor Schimmelpilzen. Die Vielfalt der Substanzen ist nicht nur weitaus höher als bislang angenommen, sondern seit dem Ursprung dieser Symbiose vor 68 Millionen Jahren erstaunlich stabil geblieben (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, Februar 2018).
Bienenwölfe sind solitäre Grabwespen, die für ihre Nachkommen gelähmte Bienen als Vorräte in unterirdischen Brutzellen anlegen. Nachdem die Larve aus ihrem Ei geschlüpft ist, frisst sie den Proviant und überwintert danach in einem selbstgesponnenen Kokon im Boden. Dabei ist sie durch schnell wachsende Schimmelpilze gefährdet, deren Sporen im umliegenden Boden lauern. Zu ihrem Schutz haben Bienenwölfe nicht nur eigene Abwehrmechanismen entwickelt, sondern greifen auch auf das chemische Arsenal von Mikroorganismen zurück. Ausgewachsene Weibchen züchten in ihren Antennen Bakterien der Gattung Streptomyces, die sie ihren Nachkommen mit in die Brutzelle geben. Wenn Larven nun ihren Kokon spinnen, weben sie diese Streptomyceten mit in die Kokonseide ein, welche dort wiederum einen Cocktail aus unterschiedlichen Antibiotika produzieren. Diese schützende Schicht verhindert, dass Schimmelpilze in den Kokon eindringen und die Larve befallen können.
In der vorliegenden Studie in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America konnten die Mainzer und Jenaer Wissenschaftler zeigen, dass die Schutzsymbiose zwischen Bienenwölfen und ihren bakteriellen Partnern nicht nur bereits seit der Kreidezeit besteht (siehe auch Pressemeldung vom 15. April 2014 „Treue Partner seit der Kreidezeit“: http://www.ice.mpg.de/ext/index.php?id=1085&L=1), sondern dass sich der antibiotische Erregerschutz seit seiner Entstehung vor etwa 68 Millionen Jahren nicht grundlegend verändert hat. Alle untersuchten Bienenwolf-Arten nutzten sehr ähnliche Gemische an Antibiotika von nur zwei Grundstrukturen, Streptochlorin und Piericidin. „Wir hatten eigentlich erwartet, dass einige Bienenwolfsymbionten im Laufe der Evolution neue Antibiotika in ihr Arsenal aufgenommen haben, die ihren Wirten helfen, sich gegen neue oder resistente Schimmelpilze zu verteidigen“ meint Tobias Engl von der Johannes-Gutenberg Universität in Mainz, der Erstautor der Studie. Die ursprüngliche Zusammensetzung des Antibiotika-Gemisches war aber wohl so effektiv, dass sich in allen untersuchten Arten nur wenig daran geändert hat. Dabei war wahrscheinlich besonders wichtig, dass dieses Gemisch gegen eine möglichst große Anzahl unterschiedlicher Schimmelpilze wirksam ist, da keine spezialisierten Krankheitserreger von Bienenwölfen bekannt sind, die Resistenzen gegen die Antibiotika ausbilden könnten.
Der breite Schutz des Antibiotika-Cocktails gegen eine Vielzahl an Schimmelpilzen beruht somit wahrscheinlich auf der großen Zahl von Substanzen, die von den Symbionten produziert werden. Da die meisten davon auf eine einzige Gruppe von Genen (Gencluster) zurückzuführen sind, untersuchten die Wissenschaftler auch die molekularen Ursachen für die große Zahl an Produkten. Sie stellten dabei an mehreren Schlüsselstellen der Biosynthese fest, dass die Enzyme der symbiotischen Streptomyceten weniger selektiv arbeiten als die freilebender Bakterien. Diese Ungenauigkeit führt zum Einbau unterschiedlicher Ausgangssubstanzen, wodurch eine größere Anzahl an Produkten gewonnen werden kann. Zusätzlich wird das direkte Endprodukt der Piericidin-Biosynthese noch auf vielfache Weise modifiziert. Das Ergebnis ist eine Vielzahl von Antibiotika, die bei verschiedenen Bienenwolf-Arten in unterschiedlichen Mengen vorkommen. Ein geographisches Muster in den relativen Mengen der einzelnen Antibiotika lässt darauf schließen, dass sie bis zu einem gewissen Grad eine Anpassung an lokale Schimmelpilz-Gemeinschaften erlauben.
Bienenwölfe und ihre Symbionten-produzierten Antibiotika sind dabei wohl einem anderen Selektionsdruck ausgesetzt als wir Menschen. Krankheitserreger beim Menschen gewinnen einen enormen Vorteil, wenn sie gegen gängige Antibiotika resistent werden, und können diesen Vorteil effektiv nutzen, da sie aufgrund unseres engen Zusammenlebens von Mensch zu Mensch übertragen werden können. Besonders vorteilhaft ist dies, sobald sie sich einmal in einem Krankenhaus ausbreiten können, wo sehr viele und oftmals immun-geschwächte Personen auf engem Raum zusammen leben. „Bienenwölfe kommen im Gegensatz dazu meist nur in recht kleinen Populationen vor, die oft ihren Standort wechseln, da sie auf offene Sandflächen für ihre Nisthöhlen angewiesen sind“, erklärt Martin Kaltenpoth, der in Jena eine Max-Planck-Forschungsgruppe leitete, bis er 2015 auf einen Lehrstuhl für Evolutionäre Ökologie an der Universität Mainz berufen wurde. „Dadurch haben resistente Krankheitserreger kaum eine Möglichkeit, sich innerhalb und zwischen Populationen auszubreiten.“ Vielleicht sind deshalb noch keine resistenten Mikroorganismen bekannt, die sich auf den Bienenwolf spezialisiert haben. Viel wichtiger scheint für die Bienenwölfe also zu sein, dass ihre Verteidigung gegen ein möglichst breites und ständig wechselndes Spektrum an Schimmelpilzen wirksam ist. Dieser Selektionsdruck war wohl entscheidend dafür, dass sich sehr früh in der Evolutionsgeschichte der Symbiose ein effektives Gemisch entwickelt und seitdem kaum verändert hat.
Originalveröffentlichung:
Engl, T., Kroiss, J., Kai, M., Nechitaylo, T., Svatoš, A., Kaltenpoth, M. (2018). Evolutionary stability of antibiotic protection in a defensive symbiosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, DOI 10.1073/pnas.1719797115
http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1719797115

13.02.2018, Deutsches Primatenzentrum GmbH – Leibniz-Institut für Primatenforschung
Partnerwahl bei Lemuren
Rotstirnmakis erkennen Artgenossen auf Fotos
Die erste und wichtigste Entscheidung, die fortpflanzungsbereite Weibchen treffen müs-sen, ist die Auswahl eines Männchens der eigenen Art. Um Fehlverpaarungen zu vermei-den und dem Nachwuchs die bestmöglichen Überlebenschancen mit auf den Weg zu geben, müssen sie also unterscheiden können, ob ein Männchen der eigenen Art ange-hört oder nicht. Wissenschaftler am Deutschen Primatenzentrum (DPZ) – Leibniz-Institut für Primatenforschung haben herausgefunden, dass wildlebende Rotstirnmakis (Eulemur rufifrons) in der Lage sind, Artgenossen anhand von Gesichtsfarbmustern zu erkennen. Die Forscher präsentierten den Lemuren dafür Fotos von Mitgliedern der eigenen Art und von nah verwandten Arten innerhalb der Gattung Große Makis. Die Untersuchungen zeigten, dass Rotstirnmakis deutlich mehr Zeit damit verbrachten, sich Bilder von Artge-nossen anzusehen, als von verwandten Arten. (BMC Evolutionary Biology).
Die Lemuren auf Madagaskar haben vielfältig gefärbte Gesichter, insbesondere die Männ-chen. Manche Arten sehen sich jedoch so ähnlich, dass wir Menschen sie kaum unterscheiden können. „In unserer Studie haben wir herausgefunden, dass wildlebende Rotstirnmakis in der Lage sind, zwischen Artgenossen und Schwesterarten anhand von Fellmuster- und farbe zu unterschieden“, sagt Hanitriniaina Rakotonirina, Erstautorin der Studie und Verhaltensfor-scherin in der Abteilung Verhaltensökologie und Soziobiologie am DPZ und der Universität Göt-tingen.
Das Forscher-Team um Hanitriniaina Rakotonirina untersuchte, wie die im Kirindy-Wald in Madagaskar lebenden Rotstirnmakis auf Fotos von Artgenossen und verwandten Lemuren rea-gieren. Sie zeigten erwachsenen Tieren einer Gruppe fünf Farbfotos von Gesichtern männli-cher Lemuren, die nicht im selben Verbreitungsgebiet vorkommen und keinen Kontakt zuei-nander haben. Ein Foto zeigte das Gesicht eines Artgenossen, drei Fotos zeigten Gesichter von nahverwandten Arten – Weißkopfmakis (Eulemur albifrons), Braunen Makis (Eulemur fulvu), Roten Makis (Eulemur rufus) – auf dem fünften Foto war ein genetisch weiter entfernter Ver-wandter, der Rotbauchmaki (Eulemur rubriventer), zu sehen. Die Zeit, die die Rotstirnmakis da-mit verbrachten sich die Bilder anzuschauen, nahm mit abnehmender Verwandtschaft ab. Je näher beide Arten miteinander verwandt waren, desto intensiver wurden die Bilder betrachtet. Zudem zeigten die Weibchen eine stärkere Reaktion als die Männchen. „Die Entwicklung von Gesichts- und Farbmustern könnte somit durch sexuelle Selektion beeinflusst sein“, erklärt Claudia Fichtel, Seniorautorin der Studie. Außerdem stellen die Forscher fest, dass die Affen an den Bildern der Artgenossen schnupperten. „Das Schnupper-Verhalten deutet darauf hin, dass neben visuellen Signalen auch Gerüche bei der Arterkennung eine richtige Rolle spielen“, sagt Hanitriniaina Rakotonirina.
Artgenossen von artfremden Individuen zu unterscheiden, spielt in der Fortpflanzung eine wichtige Rolle. Zwischenartliche Paarung ist für Weibchen besonders kostspielig, denn die frü-he Embryonalentwicklung ist oft gestört und die Embryos sterben früh. In anderen Fällen kann es zu Hybridisierung kommen, wobei der Nachwuchs eine verminderte Fortpflanzungsfähig-keit aufweist. Weibchen verlieren ihre Investitionen in die Embryoentwicklung und damit wertvolle Zeit und Gelegenheit, sich erfolgreich fortzupflanzen.
Zukünftige Untersuchungen in freier Wildbahn sollen zeigen, ob die Fähigkeit, Artgenossen zu erkennen, beeinträchtigt ist, wenn verschiedene Arten im selben Verbreitungsgebiet vorkom-men und miteinander in Kontakt stehen. In Gefangenschaft sind bei Großen Makis hin und wieder lebensfähige und manchmal fruchtbare Nachkommen bei Paarung artfremder Eltern-tiere entstanden. Auch in Gebieten der freien Wildbahn, in denen sich Verbreitungsgebiete überlappen, sind Kreuzungen beobachtet wurden.
Original Veröffentlichung
Rakotonirina H, Kappeler P, Fichtel C. (2018): The role of facial pattern variation for species recognition in red-fronted lemurs (Eulemur rufifrons). BMC Evolutionary Biology DOI 10.1186/s12862-018-1126-0

13.02.2018, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Ohren für Icarus
Russische Rakete bringt Antenne des Tierbeobachtungssystems zur Internationalen Raumstation
Eine russische Rakete hat heute die Antenne der Icarus-Mission zur Internationalen Raumstation ISS transportiert. Damit ist nach dem Icarus-Bordcomputer eine weitere zentrale Komponente des weltraumgestützten Tierbeobachtungssystems erfolgreich im All. Mit dem von Wissenschaftlern der Max-Planck-Gesellschaft in Zusammenarbeit mit der Russischen und Deutschen Raumfahrtagentur Roskosmos und DLR sowie der Universität Konstanz entwickelten System wollen Forscher weltweit die Bewegungen von Tieren untersuchen und die Bedingungen messen, in den diese leben.
Die russische Sojus-Progress-Rakete, die heute um 9:13 Uhr mitteleuropäischer Zeit vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan abgehoben hat, hatte eine wissenschaftlich besonders wertvolle Fracht an Bord: die knapp 200 Kilogramm schwere Icarus-Antenne. „Der erfolgreiche Start war ein weiterer Meilenstein dieser Mission. Nicht auszudenken, wenn dabei etwas schiefgegangen wäre – das hätte Icarus um Jahre zurückgeworfen. Umso größer war die Erleichterung, dass alles geklappt hat. Nach dem Start haben wir vor lauter Freude erstmal angestoßen – natürlich standesgemäß mit einem Gläschen Wodka“, erzählt Martin Wikelski, Direktor am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell und Leiter der Icarus-Mission.
Die zur ISS gebrachte Antenne besteht aus drei bis zu zwei Meter langen Empfangs- und einer Sendeantenne. Die Empfangsantennen können weltweit die Daten von 15 Millionen und mehr Sendern an jedem Ort auf der Erde empfangen. Diese fünf Gramm leichten Messgeräte im Miniaturformat beruhen auf einer neuen Technologie und wurden speziell für die Icarus-Mission entwickelt. Mit ihnen können selbst kleine Tiere wie Zugvögel ausgestattet werden. Die ersten Tiere, die mit der neuen Icarus-Technologie ausgestattet werden, sind Amseln. „Ab Juni werden wir an 35 Orten in Deutschland rund 300 Amseln mit unseren Minisendern ausstatten. So wollen wir herausfinden, wo sie leben, wohin sie fliegen, wo sie sterben“, erklärt Wikelski.
Die Sendeantenne wiederum schickt den Icarus-Sendern Konfigurationskommandos und die genauen Bahndaten, wann sie das nächste Mal wieder Kontakt zur Empfangsstation haben werden. Die Antenne empfängt mit ihren beiden faltbaren Flügeln Signale aus einem 30 mal 800 Kilometer großen Gebiet. Da sich die Flugbahn der Raumstation bei jeder Erdumrundung um 2500 Kilometer nach Westen verschiebt, decken die Empfangsantennen so in einem Tag bis zu 80 Prozent der Erdoberfläche ab.
Anfang August werden sich die beiden russischen Kosmonauten Oleg Artemyev und Sergei Prokopiev auf einen fünfstündigen Weltraumspaziergang begeben und die Antenne an der Außenseite des russischen Servicemoduls der ISS montieren. Damit beginnt eine etwa zweimonatige Testphase, in der überprüft werden soll, ob alle Komponenten des Systems wie vorgesehen funktionieren. Wenn alles glattgeht, kann Icarus im Herbst seinen wissenschaftlichen Betrieb aufnehmen. Weltweit werden dann 150 Forschungsprojekte die Wanderungen unterschiedlichster Tiere untersuchen, darunter Meeresschildkröten, Jaguare, Fledermäuse und Zugvögel.

14.02.2018, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Ameisen als Wundärzte
Ameisen kümmern sich intensiv um die Wunden, die ihre Artgenossen bei Kämpfen davongetragen haben. Im Tierreich dürfte dieses Verhalten einzigartig sein.
Die afrikanischen Matabele-Ameisen (Megaponera analis) versorgen die offenen Wunden ihrer Artgenossen – und sind dabei ziemlich erfolgreich. Ohne die Behandlung sterben 80 Prozent der Verletzten, nach der „wundärztlichen“ Versorgung sind es nur noch zehn Prozent.
Das haben Erik T. Frank, Marten Wehrhan und Karl Eduard Linsenmair von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) herausgefunden. Ihre Ergebnisse sind im Journal „Proceedings of the Royal Society B“ veröffentlicht. Es sind keine anderen Insekten bekannt, die bei ihren Artgenossen die Wunden pflegen. Die Würzburger Biologen gehen sogar davon aus, dass dieses Verhalten im gesamten Tierreich so noch nicht beobachtet wurde.
Raubzüge mit hohem Risiko für Leib und Leben
Im Alltag der Matabele-Ameisen ist das Verletzungsrisiko sehr hoch: Die südlich der Sahara weit verbreiteten Tiere gehen zwei bis vier Mal am Tag auf Raubzüge. In Kolonnen aus 200 bis 600 Tieren ziehen sie los, überfallen Termiten an ihren Futterstellen, töten dort viele Arbeiter und schleppen sie zurück ins Nest, wo sie die Opfer letztendlich fressen.
Die Soldaten der Termiten mit ihren gut gepanzerten Köpfen und kräftigen Kieferzangen nehmen diese Überfälle aber nicht kampflos hin. Wenn sie zur Schlacht antreten, gibt es bei den Ameisen Tote und Verwundete – oft werden ihnen zum Beispiel die Beine teilweise abgebissen. Sind die Ameisen derart verletzt, sondern sie einen Signalstoff ab. Und der bringt ihre Artgenossen dazu, die Verwundeten zurück ins Nest zu tragen. Dieses Rettungswesen hat Erik T. Frank schon 2017 beschrieben.
Nun haben die Würzburger Biologen weitergeforscht: Was passiert mit den Verletzten, sobald sie ins Nest zurückgebracht wurden? Sie werden dort behandelt: Die Ameisen „lecken“ intensiv und oft minutenlang die offenen Wunden ihrer Kampfgenossen. „Wir vermuten, dass sie auf diese Weise die Wunde säubern und mit dem Speichel eventuell sogar antimikrobielle Substanzen auftragen, um die Gefahr von Infektionen mit Pilzen oder Bakterien zu verringern“, erklärt Frank.
Schwerverletzte bleiben auf dem Schlachtfeld
Das Team vom Biozentrum der JMU hat noch weitere spannende Details im Rettungswesen der Matabele-Ameisen gefunden. So wird schwerverletzten Ameisen, denen zum Beispiel fünf ihrer sechs Beine abgebissen wurden, auf dem Schlachtfeld nicht geholfen. Die Entscheidung, wer gerettet wird und wer nicht, treffen dabei allerdings nicht die Helfer, sondern die Verletzten selbst.
Leichtverletzte Ameisen verhalten sich ruhig und ziehen sogar noch ihre verbliebenen Beine an, um den Abtransport zu erleichtern. Anders sieht es bei Schwerverletzten aus: Sie gebärden sich sehr wild und schlagen regelrecht um sich. „Sie kooperieren einfach nicht mit den Helfern und werden dann zurückgelassen“, sagt Frank. Die aussichtslosen Fälle sorgen also selbst dafür, dass keine wertvolle Energie in ihre Rettung investiert wird.
Leichtverletzte verhalten sich ruhig
Sind Matabele-Ameisen nur leichtverletzt, bewegen sie sich viel langsamer als normal, sobald potenzielle Helfer in der Nähe sind. Mit diesem Verhalten erhöhen sie vermutlich die Chance, von der zum Nest zurückeilenden Kolonne bemerkt und mitgenommen zu werden. Eventuell können die Ameisen den „Rettet-mich-Signalstoff“ einer Verwundeten leichter lokalisieren, wenn diese ruhig bleibt.
Neue Forschungsfragen tun sich auf
Aus den neuen Erkenntnissen ergeben sich weitere Fragen: Wie erkennen die Ameisen, wo genau ein Artgenosse verwundet wurde? Wie wissen sie, wann sie mit der Wundversorgung aufhören können? Erfolgt die Behandlung rein prophylaktisch oder – falls es zu einer Infektion kommen sollte – auch therapeutisch?
Diese und andere Fragen wird Erik T. Frank an der Universität Lausanne in der Schweiz weiterverfolgen. Dort forscht er seit Anfang Februar 2018 als Postdoc. Seine Doktorarbeit an der JMU hat er vor kurzem erfolgreich abgeschlossen.
Frank ET, Wehrhahn M, Linsenmair KE. 2018 Wound treatment and selective help in a termite-hunting ant. Proc. R. Soc. B 20172457. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.2457

15.02.2018, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Dramatischer Rückgang von Orang-Utans auf Borneo
Weltweite Nachfrage nach Rohstoffen lässt die Zahl der Menschenaffen in den letzten 16 Jahren um mehr als 100.000 Tiere sinken
Dieses Ergebnis bedeutet einerseits, dass es auf Borneo ursprünglich mehr Orang-Utans gab als bisher angenommen. Andererseits verschwinden die Tiere aber auch schneller als vermutet. Der Rückgang ist am dramatischsten in Gebieten, die abgeholzt oder in landwirtschaftliche Nutzflächen umgewandelt wurden. Überraschenderweise war jedoch der zahlenmäßige Verlust von Orang-Utans in Primärwäldern und Wäldern, in denen selektiv Holz geschlagen wird, am größten – also dort wo die meisten Orang-Utans vorkommen.
Verfolgung durch den Menschen, wie zum Beispiel das Töten der Tiere in Konfliktsituationen und Jagd für Fleisch und den Haustierhandel, ist wahrscheinlich einer der Hauptgründe für den Rückgang in diesen Waldgebieten. Die neue Studie, die auf die bislang umfassendste Datensammlung zurückgreifen konnte, deckt sich mit einer kürzlich veröffentlichten Analyse der Populationsentwicklung der Orang-Utans und bestätigt die Neueinstufung des Borneo-Orang-Utans als stark gefährdete Art auf der Roten Liste der IUCN.
Die Hauptautorin Maria Voigt vom Forschungszentrum iDiv und dem Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie erklärt, warum die aktuellen Verlustraten so viel höher sind als bisher angenommen: „Da wir jetzt mehr Daten zum Vorkommen und zur Dichte der Orang-Utans gesammelt haben, können wir die Verteilung und Populationstrends der Tiere besser rekonstruieren.“ Voigt fügt hinzu: „So haben wir beispielsweise erfahren, dass Orang-Utans viel weiter verbreitet sind, als wir es bisher angenommen hatten, und dass sie auch in stärker degradierten Waldgebieten und sogar in einigen Plantagen vorkommen.“
Anpassungsfähige Art
Orang-Utans wurden oft als eine sehr sensible Art beschrieben, die nur unter den besten ökologischen Bedingungen überleben kann. Doch je mehr Forscher über Orang-Utans lernen, desto mehr stellen sie fest, wie widerstandsfähig und anpassungsfähig die Tiere sind. So bewegen sich Orang-Utans zum Beispiel häufiger auf dem Boden fort als bisher angenommen. Außerdem können sie sich von Pflanzen ernähren, die ursprünglich nicht zu ihren natürlichen Nahrungsquellen gehörten, wie etwa Akazie oder Ölpalme. Diese Verhaltensweisen ermöglichen es ihnen, in fragmentierten Landschaften und viel kleineren Waldgebieten zu überleben, als Wissenschaftler es bisher für möglich gehalten haben.
„Was die Orang-Utans aber nicht verkraften können, sind die hohen Tötungsraten, die wir derzeit beobachten“, erklärt Ko-Autor Serge Wich von der Liverpool John Moores University. „Orang-Utans haben nur selten und wenig Nachwuchs. Eine frühere Studie zeigt: Wenn nur einer von 100 ausgewachsenen Orang-Utans pro Jahr aus einer Population entfernt wird, stirbt diese Population sehr wahrscheinlich aus.“ Eine andere Studie zu Tötungsraten hat ergeben, dass in manchen Gebieten Borneos von 100 erwachsenen Orang-Utans pro Jahr drei bis vier getötet oder gefangen wurden. Diese Ergebnisse würden den hohen Populationsrückgang in Borneos Waldgebieten erklären.
Es gibt aber auch etwas Positives zu vermelden, sagt Hjalmar Kühl vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und vom Forschungszentrum iDiv, der die Studie leitete und ähnliche Studien zu Sumatra-Orang-Utans, afrikanischen Gorillas und Schimpansen durchgeführt hat. „Es gibt tatsächlich mehr Orang-Utans als wir bisher dachten, und einige Populationen scheinen relativ stabil zu sein.“ Dies zeigt auch eine kürzlich durchgeführte aber noch unveröffentlichte Populations- und Habitatsanalyse der indonesischen Naturschutzbehörden in Zusammenarbeit mit internationalen Experten.
Weiterer Rückgang durch Habitatverlust
Da es diese stabileren Populationen in Teilen des malaysischen Borneos und den größeren Nationalparks im indonesischen Borneo noch gibt, scheint es unwahrscheinlich, dass der Borneo-Orang-Utan in absehbarer Zeit aussterben wird. Trotzdem ist es dringend notwendig, zusätzliche Verluste zu verhindern. Weitere 45.000 Orang-Utans könnten in den nächsten 35 Jahren allein durch die Zerstörung ihrer Lebensräume verschwinden.
Heute kommen etwa 10.000 Orang-Utans in noch bewaldeten Gebieten vor, die für die Entwicklung von Palmölplantagen vorgesehen sind. Werden diese Gebiete umgewandelt, dann sterben die meisten dieser Tiere. Die Jagd auf Fleisch, das Töten der Tiere in Konfliktsituationen und der Haustierhandel müssen durch Öffentlichkeitsarbeit, Hilfsangebote zur Konfliktlösung in den Gemeinden und im Rahmen der Strafverfolgung angegangen werden. Darüber hinaus muss weiter erforscht werden, warum Menschen Orang-Utans überhaupt töten.
„Für den Artenschutz ist es wichtig, dass die Botschaft aus unserer Studie von den indonesischen und malaysischen Naturschutzbehörden aufgegriffen wird, und dass geeignete Strategien entwickelt werden, die den aktuellen Populationsrückgang berücksichtigen“, sagt Erik Meijaard, Außerordentlicher Professor am Exzellenzzentrum für Umweltentscheidungen und der University of Queensland sowie Direktor von Borneo Futures in Brunei. „Der Zeitpunkt ist gut. Beide Länder entwickeln gerade neue langfristige Aktionspläne für den Schutz von Orang-Utans.“
Originalveröffentlichung:
Voigt et al.
Global demand for natural resources eliminated more than 100,000 Bornean orangutans.
Current Biology; 15 February, 2018 (DOI: 10.1016/j.cub.2018.01.053)

15.02.2018, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Australischer Feuerkäfer meidet Hitze – seine Infrarot-Organe warnen ihn vor heißen Oberflächen
Der australische Prachtkäfer Merimna atrata verfügt über mehrere Wärmesensoren. Ursprünglich dachte man, dass er sie zum Aufspüren von Waldbränden nutzt: Das Insekt legt seine Eier im Holz verbrannter Eukalyptusbäume ab. Forscher der Universität Bonn konnten diese These nun endgültig widerlegen. Stattdessen benötigt der Käfer seinen Wärmesinn wohl zu einem anderen Zweck: Um sich bei der Landung nicht die Füße zu verbrennen. Die Studie ist nun in der Fachzeitschrift PLOS ONE erschienen.
Der australische Feuerkäfer fliegt auf verbranntes Holz. Experten sprechen auch von Pyrophilie („Feuerliebe“). In Insektenkreisen ist dieses Verhalten nicht gerade weit verbreitet. Merimna atrata (so der lateinische Name) hat dafür aber einen guten Grund: Das tote Holz bietet den Larven des Käfers Nahrung im Überfluss; er nutzt es daher zur Eiablage.
Doch wie findet Merimna zu einer frischen Brandfläche? Seit einiger Zeit weiß man, dass der Feuerkäfer über Wärmesensoren verfügt, mit denen er Infrarotstrahlung detektieren kann. Er „sieht“ also gewissermaßen Orte in seiner Umgebung, die besonders warm sind. Ursprünglich vermutete man, dass er diese Fähigkeit nutzt, um Waldbrände aufzuspüren.
„Allerdings sind die IR-Organe bei Merimna atrata vergleichsweise unempfindlich“, betont Dr. Helmut Schmitz. Schmitz ist Privatdozent am Institut für Zoologie der Universität Bonn; er erforscht seit fast zwei Jahrzehnten den Wärmesinn der schwarzen Insekten. „Das spricht eigentlich dagegen, dass der Käfer auf diese Weise Brände aus größerer Entfernung entdecken kann.“
Käfer mit Klebstoff fixiert
Zusammen mit seinen Mitarbeitern konnte Schmitz nun erstmals zeigen, dass diese Zweifel berechtigt sind. Die Wissenschaftler ersannen dazu ein trickreiches Experiment. Vereinfacht gesagt, klebten sie die Käfer mit dem Rücken an das Ende einer Nadel und hängten sie daran auf. Die Versuchstiere konnten so fliegen, ohne sich dabei fortzubewegen. „Was noch wichtiger war: Sie konnten in beliebige Richtungen navigieren, sich also nach rechts oder links drehen“, betont Schmitz.
Nun beleuchteten sie die Tiere von der Seite mit schwacher Infrarotstrahlung. Die Käfer wechselten daraufhin die Flugrichtung – allerdings nicht zur Quelle hin, sondern sie drehten stets ab.
„Die IR-Organe sitzen bei Merimna an beiden Seiten ihres Hinterleibs; dies ist übrigens einzigartig im Tierreich“, erklärt Schmitz. „Wenn wir sie mit Alufolie abklebten, reagierten die Tiere nicht mehr auf die Strahlung, sondern flogen immer geradeaus. Sobald wir die Folie entfernten, zeigten sie wieder ihr ursprüngliches Verhalten.“ Diese Beobachtung legt eine andere Nutzung der Wärmesensoren nahe: „Vermutlich helfen sie den Feuerkäfern, beim Anflug auf einen Eiablage-Platz – etwa einen frisch verbrannten Ast – noch heiße Stellen zu vermeiden; diese sind bei Tage für Mensch und Tier nämlich mit den Augen nicht erkennbar“, sagt Schmitz.
Wie die Tiere Waldbrände aufspüren, ist damit immer noch ungeklärt. Auch visuelle Reize scheinen dabei keine Rolle zu spielen, obwohl Merimna atrata über gute Augen verfügt. Die Forscher testeten diese These, indem sie den Käfern Dias großer Rauchwolken zeigten, die über einem Waldgebiet aufstiegen. Die Insekten zeigten sich davon aber völlig unbeeindruckt: Sie änderten ihre Flugrichtung nicht.
Der Nase nach
„Wir nehmen daher an, dass Merimna atrata sich anhand von Gerüchen orientiert, die bei den Bränden entstehen“, folgert Helmut Schmitz. Das ist auch aus einem weiteren Grunde sinnvoll: Gerüche können nämlich Aufschluss darüber geben, was genau da verbrennt. Aus der Hitzeentwicklung oder dem Aussehen der Rauchwolken lässt sich diese Information dagegen nicht entnehmen. Merimna ist ausgesprochen wählerisch: Er legt seine Eier nur in verbranntem Eukalyptusholz ab. Andere Bäume meidet er. Würde er sich auf seinen IR-Sinn verlassen, würde er riskieren, zu unpassenden Bränden gelockt zu werden.
Bei einem engen europäischen Verwandten, den Feuerkäfern der Gattung Melanophila, ist das übrigens ganz anders: Ihre Larven wachsen in den verschiedensten Bäumen heran. Bei ihnen würde sich ein Feuer-Sinn also durchaus lohnen sein. Tatsächlich verfügt auch Melanophila über Infrarotsensoren, die allerdings völlig anders aufgebaut sind. Sie können Wärmestrahlung vermutlich noch aus großen Entfernungen erspähen: Messungen und theoretischen Berechnungen zufolge sind sie mindestens 500mal empfindlicher als die von Merimna atrata.
Publikation: Marcel Hinz, Adrian Klein, Anke Schmitz und Helmut Schmitz: The impact of infrared radiation in flight control in the Australian “firebeetle” Merimna atrata; PLOS ONE; DOI: 10.1371/journal.pone.0192865

16.02.2018, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Schiffsverkehr stört Schweinswale bei der Nahrungssuche
Internationales Forscherteam untersuchte das Verhalten von Schweinswalen.

Beeinflusst Schiffsverkehr das Verhalten von Schweinswalen? Unter anderem diese Frage stand am Anfang des Projektes „Auswirkungen des Unterwasserschalls der Offshore-Windenergieanlagen auf marine Säugetiere“, das ein internationales Forscherteam, gefördert unter anderem vom Bundesamt für Naturschutz, in dänischen Küstengewässern durchführt. Ergebnisse dieses Forschungsprojektes veröffentlichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Fachmagazin „Proceedings of the Royal Society B“.
Für das Projekt statteten die Forscher sieben Schweinswale mit akustischen Datenloggern aus, indem sie sie mit Saugnäpfen auf den Tieren befestigten. Etwa zwischen 12 und 24 Stunden zeichneten die Geräte auf, wo sich die Tiere befanden, wie tief sie tauchten, welche Signale sie sendeten und empfingen, welchem Lärm sie ausgesetzt waren, wann sie sich ausruhten und wann sie jagten. Der Lärm, den Schiffe verursachen, liegt im für Schweinswale hörbaren Bereich. Anhand der Daten, die die Forscher mit den Datenloggern zusammentrugen, konnten sie ablesen, dass Schweinswale etwa 17 bis 89 Prozent der gemessenen Zeit dem Lärm von Schiffen ausgesetzt waren.
Schweinswale orientieren sich im Wasser über ihr Echolotsystem. Sie senden Klickgeräusche aus und ziehen aus dem reflektierenden Echo Rückschlüsse auf ihre Umgebung. Mit Hilfe dieses Systems kommunizieren sie miteinander, orientieren sich und suchen nach Nahrung. Auf der Jagd nach Beutetieren steigern Schweinswale deutlich die Klickrate auf bis zu 500 Signale pro Sekunde. Mit diesem Wissen konnten die Forscher an den gesammelten Daten genau ablesen, wann der Schiffsverkehr die Tiere bei der Jagd störte. Das Ergebnis: Die Anzahl der Jagdversuche ging durch den Schiffsverkehr zurück.
Zeitweise maßen die Wissenschaftler besonders hohe Lärmpegel. Anhand der Navigationsdaten, die Berufsschiffe an das „Automatische Identifikationssystem AIS“ übermitteln müssen, konnten die Wissenschaftler zurückverfolgen, dass diese besonders hohe Lärmbelastung durch Schnellfähren verursacht wird. Die Fähren fahren schneller, als Schweinswale schwimmen können. Um ihnen auszuweichen, tauchten die Tiere ab und unterbrachen dafür ihre Nahrungssuche. Zum Teil stoppten sie ihre Echoortung. Die Begegnung von Schweinswal und Fähre lässt sich an dieser visualisierten akustischen Aufnahme sehr gut nachvollziehen: www.youtube.com/watch?v=Ohk3AkMImB8&t=7s
Ursula Siebert, Leiterin des Instituts für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) erklärt, was diese Störungen für Schweinswale bedeuten: „Als Säugetiere müssen Schweinswale im Wasser ihre Körpertemperatur aufrecht erhalten. Darum haben sie einen vergleichsweise aktiven, also energieintensiven, Stoffwechsel. Sie benötigen regelmäßig Futter, um diese Energie zuzuführen. Werden sie während der Jagd immer wieder gestört, kann auf lange Sicht die körperliche Fitness der Tiere leiden.“
Die Wissenschaftler arbeiteten für das Projekt mit dänischen Fischern zusammen. Sie benachrichtigten die Forscher, wenn ein Schweinswal in eines ihrer sogenannten Ringwadennetze geschwommen war. Die Netze sind sehr feinmaschig, sodass die Schweinswale sich nicht darin verheddern und ertrinken können. Zudem haben sie einen Boden, der es den Wissenschaftlern ermöglicht, die Netze langsam zusammenzuziehen, um an die Schweinswale zu gelangen. Sie hoben die Tiere dann kurz an Bord ihres Bootes, vermaßen und begutachteten sie und statteten sie mit den Datenloggern aus. Dafür benötigten sie nie mehr als 15 Minuten.
In dem Projekt arbeiten Wissenschaftler der Aarhus Universität in Dänemark, der St. Andrews Universität in Schottland und dem Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung der TiHo zusammen. Finanziert wurde das Projekt vom Bundesamt für Naturschutz, der Carlsberg Foundation, dem Danish Council for Research, Natural Sciences (FNU), der
Marine Alliance for Science and Technology Scotland und einem Marie Skłodowska-Curie Career Integration Grant.
Die Originalpublikation
High rates of vessel noise disrupt foraging in wild harbour porpoises (Phocoena phocoena)
Danuta Maria Wisniewska, Mark Johnson, Jonas Teilmann, Ursula Siebert, Anders Galatius, Rune Dietz und Peter Teglberg Madsen, Proceedings of the Royal Society B, DOI: http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.2314

16.02.2018, Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere
Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt
Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Federführung von Dr. Marianne Espeland, Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig – Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere in Bonn, überarbeitet mit einer großen Datenmenge an genomischen Informationen den Stammbaum der Tagfalter. Die neuen Erkenntnisse zeigen: Die mutualistischen Wechselbeziehung zwischen Schmetterlingen und Ameisen sind in der Evolution drei Mal unabhängig entstanden: ein Mal bei den Bläulingen (Familie Lycaenidae) und zwei Mal bei den Würfelfaltern (Riodinidae). Bisher dachte man, dieses Phänomen sei maximal zwei Mal aufgetreten.
Anhand einer drei Mal so großen Menge an untersuchten Arten wie in früheren Studien und mit mehr als 340 untersuchten Genen anstelle von bisher 10 ermöglicht die Anzahl der Daten eine neue und bessere Betrachtung der Evolution vieler Verwandtschaftsverhältnisse. Die größte Diversität der Tagfalter trat nach dem Kreide-Tertiär-Massenaussterben auf, dem auch die Dinosaurier zum Opfer fielen.
Besonders interessant ist hinsichtlich der adaptiven Radiation ein Blick auf mutualistischen Interaktionen zwischen Ameisen und Tagfaltern, bei denen die Raupen ein zucker- und aminosäurereiches Sekret produzieren, das die Ameisen als Nahrung lieben. Im Gegenzug für die Versorgung mit Nährstoffen schützen die Ameisen die Raupen gegen Fressfeinde und Parasiten. Diese Wechselbeziehung zwischen Schmetterlingen und Ameisen ist in der Evolution drei Mal unabhängig entstanden: ein Mal bei den Bläulingen (Familie Lycaenidae) und zwei Mal bei den Würfelfaltern (Riodinidae).
„Die Fähigkeit mit Ameisen zu interagieren muss drei Mal unabhängig in der Evolution entstanden sein“ erläutert Dr. Marianne Espeland und ergänzt: „Man dachte früher, die Fähigkeit zu dieser Interaktion ist entweder ein Mal im Laufe der Evolution in einem Vorfahr der Bläulinge und Würfelfalter entstanden, oder – alternativ – je ein Mal in einem Vorfahr jeder der beiden Familien. Bisher wurde niemals gedacht, dass dieses Phänomen drei Mal neu auftrat.“ Die hier präsentierte These wird allerdings durch die Tatsache unterstützt, dass, die Raupen der zwei Würfelfaltergruppen, die mit Ameisen interagieren, unterschiedliche Schallorgane zur Kommunikation mit den Ameisen entwickelt haben. Dieser morphologische Befund bestätigt somit die genetischen Untersuchungen der hier vorgestellten Studie.
Indem alle Unterfamilien und fast sämtliche Tribus untersucht wurden, wird in dieser Veröffentlichung auch der erste Stammbaum der Bläulinge aufgestellt, der zeigt dass die traditionellen Bläulinge (Unterfamilie Polyommatinae) sich innerhalb der Zipfelfalter (Theclinae) befinden, und die alte, auf Morphologie basierte Klassifikation innerhalb der Familie zum größten Teil völlig neu überarbeitet werden muss.
Weiterhin zeigt die Studie, dass die südamerikanische Familie Hedylidae, obwohl sie wie Nachtfalter aussehen, eindeutig Tagfalter sind, ein Befund, der von einigen aktuellen Studien unterstützt wird, doch einige Forscher wollen dies immer noch nicht glauben. Die Hedylidae trennten sich vor ungefähr 105 Millionen Jahren von den Dickkopffaltern (Hesperiidae). Sie wurden in der oberen Kreidezeit oder im Paläogen (frühes Tertiär), danach sekundär wieder nachtaktiv, und entwickelten auf ihren Flügeln Sinnesorgane, die den Ultraschall von Fledermäusen wahrnehmen können, wie sie viele Nachtfalter auch haben. Hierdurch können sie ihrem Feind im Dunkeln entgehen.
Quelle: Marianne Espeland, Jesse Breinholt, Keith R. Willmott, Andrew D. Warren, Roger Vila,Emmanuel F.A. Toussaint, Sarah C. Maunsell, Kwaku Aduse-Poku, Gerard Talavera, Rod Eastwood, Marta A. Jarzyna, Robert Guralnick, David J. Lohman, Naomi E. Pierce, and Akito Y. Kawahara. A Comprehensive and Dated Phylogenomic Analysis of Butterflies. Current Biology 28, 1–9.e1–e5, March 5, 2018
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.01.061

16.02.2018, Universität Bern
Neuer Schwachpunkt beim Erreger der Schlafkrankheit entdeckt
Parasiten wie Trypanosomen lösen schwere Krankheiten in Mensch und Tier aus, etwa die Schlafkrankheit. Darüber hinaus dienen sie der Forschung auch als Modellsystem, um grundlegende biologische Fragestellungen zu untersuchen. Forschende der Universität Bern haben nun aufgeklärt, wie Trypanosomen vorgehen, um bei der Zellteilung das «Kraftwerk» der Zelle gleichmässig an die Tochterzellen zu verteilen. Der neu entdeckte Mechanismus bietet mögliche Angriffspunkte für neue Medikamente.
Trypanosomen sind einzellige Parasiten, die verheerende Krankheiten beim Mensch auslösen: die Schlafkrankheit in Afrika, Chagas in Südamerika und neuerdings auch in Europa. Trypanosomen befallen auch Tiere und lösen bei Rindern in Afrika die Nagana-Krankheit aus. Für diese Krankheiten wird immer noch nach geeigneten Therapien gesucht. Forschende um Prof. Torsten Ochsenreiter des Instituts für Zellbiologie der Universität Bern haben nun die Mitochondrien, die «Kraftwerke» der einzelligen Trypanosomen untersucht und herausgefunden, dass diese sich bei der Zellteilung anders verhalten als die Zell-Kraftwerke beim Menschen. Die Erkenntnisse könnten unter anderem dazu dienen, neue Medikamente gegen die vom Parasiten ausgelösten Krankheiten zu entwickeln.
Mitochondrien sind kleine abgeschlossene Einheiten in der Zelle, die unter anderem als Kraftwerke fungieren und dem Organismus Energie zur Verfügung stellen. Ursprünglich waren Mitochondrien eigenständige Bakterien, die vor rund 1.5 Milliarden Jahren von einer Zelle aufgenommen wurden. Während des Zusammenlebens wurde das Bakterium immer weiter als Kraftwerk in die Zelle integriert, was sich etwa daran zeigte, dass die Konstruktionspläne des Kraftwerks zunehmend aus dem bakteriellen Erbgut in das der Wirtszelle verlagert wurden. Heute ist fast der gesamte Aufbau der Mitochondrien im Erbgut der Wirtszelle gespeichert. «Fast der gesamte – denn ein bisschen Autonomie haben sich die Mitochondrien bewahrt», erklärt Anneliese Hoffmann vom Institut für Zellbiologie der Universität Bern, Erstautorin der Studie. «Sie besitzen noch immer einige essenzielle Komponenten des Kraftwerks in ihrem eigenen Erbgut.»
Wenn sich heute eine Zelle teilt, muss sie also nicht nur dafür sorgen, ihr eigenes Erbgut zu vervielfältigen und gerecht an die Tochterzellen zu verteilen, sondern auch dafür, dass das mitochondrielle Erbgut entsprechend weitergegeben wird. Die hierzu notwendigen Strukturen und Mechanismen waren bislang grösstenteils unbekannt. Nun haben drei Forschungsgruppen der Universität Bern in Zusammenarbeit mit der Oxford Brookes University (UK) Teile des Mechanismus entschlüsselt. Sie setzten dafür eine revolutionäre hochauflösende Technologie ein, die sogenannte «stimulated emission depletion (STED) microscopy».
Neuartiges Mikroskop
Trypanosomen eignen sich gut als Modellsystem in den Lebenswissenschaften, da sie nur ein sehr grosses Mitochondrion mit nur einem einzigen riesigen Genom (Erbgut) besitzen. Menschliche Zellen verfügen gewöhnlich über hunderte bis tausende Mitochondrien mit jeweils mehreren Genomen. Diese sehr einfache Struktur der Trypanosomen erinnert an die Situation vor 1.5 Milliarden Jahren und erlaubt es, die Entwicklung von Zellen bis zum heutigen Zustand zu analysieren. Ausserdem sind sowohl die Grösse des Mitochondriums als auch des Genoms ein Vorteil bei mikroskopischen Analysen. «Und letztlich ist es viel einfacher, einem einzigen Mitochondrion und mitochondriellen Genom währen der Zellteilung zu folgen als hunderten oder gar tausenden gleichzeitig», sagt Torsten Ochsenreiter vom Institut für Zellbiologie.
Für ihre Untersuchung nutzten die Berner Forschungsgruppen ein neuartiges Mikroskop, das es erlaubte, mit einer Auflösung von weniger als 50 Nanometer in die Trypanosomen und ihre Mitochondrien hineinzuschauen. Dabei konnten sie die Verteilung des mitochondriellen Genoms währen der Zellteilung beobachten. «Es ist uns gelungen, den Aufbau der dazu notwendigen Verteilmaschine während der Zellteilung im Detail zu beschreiben», sagt Ochsenreiter. Hierzu gehört die präzise Abfolge der einzelnen Bausteine in der Verteilmaschine, deren Grösse und Ausdehnung sowie Interaktionen untereinander. Die Wirtszelle löst dabei jeweils den Aufbau der Verteilmaschine aus, wonach jeder Baustein präzise nacheinander eingebaut wird. Anders als in bisher untersuchten Organismen scheinen Trypanosomen die meisten Bausteine exklusiv für diese Funktion entwickelt zu haben.
Auf weitere Krankheiten anwendbar
«Die Studie liefert neben den Erkenntnissen für die Grundlagenforschung auch neue Techniken, die in Zukunft auch auf andere Organismen übertragen werden können», erklärt Ochsenreiter. Zum Beispiel können damit die Ursachen für die fehlerhafte Verteilung des mitochondriellen Genoms in einigen menschlichen Erkrankungen untersucht werden, wie etwa bei Muskelerkrankungen oder auch bestimmten Krebsarten. «Insbesondere sind aber die entdeckten Unterschiede in der Verteilmaschinerie beim Parasiten und Menschen von Interesse, um neue Medikamente gegen die Schlafkrankheit und andere, von Trypanosomen in Mensch und Tier ausgelösten Krankheiten zu entwickeln.»
Die Studie wurde im Fachjournal «Proceedings of the National Academy of Sciences» veröffentlicht.
Bibliographische Angaben:
Anneliese Hoffmann, Sandro Käser, Martin Jakob, Simona Amodeo, Camille Peitsch, Jiří Týč, Sue Vaughan, Benoît Zuber, André Schneider and Torsten Ochsenreiter: Molecular model of the mitochondrial genome segregation machinery in Trypanosoma brucei. PNAS, 05.02.18, doi.org/10.1073/pnas.1716582115

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