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Emergenz: Der Ursprung biologischer Komplexität Von einfachen Molekülen bis zur ersten lebenden Zelle war es kein plötzlicher Sprung, sondern eine Entwicklung über viele Stufen zunehmender Komplexität. Das klingt vielleicht zunächst banal, ist aber, so finde ich jedenfalls, wirklich spannend. Eine Übersichtsarbeit der Goethe-Universität Frankfurt beleuchtet genau diesen Übergang und beschreibt, wie aus chemischen Wechselwirkungen schrittweise Systeme entstehen konnten, die wir letztlich als Leben bezeichnen. Im Mittelpunkt steht dabei das Konzept der „Emergenz“. Gemeint ist, dass neue Eigenschaften entstehen, wenn unterschiedliche Bestandteile miteinander wechselwirken. Diese Eigenschaften lassen sich gleichzeitig aber nicht einfach aus den einzelnen Komponenten ableiten. Das Ergebnis ist quasi mehr, als die Summe der einzelnen Teile. Ein klassisches Beispiel ist Wasser: Einzelne Wasserstoff- oder Sauerstoffatome besitzen noch keine der besonderen Eigenschaften, die Wasser auszeichnen. Erst ihre Verbindung erzeugt ein Molekül mit völlig neuen physikalischen Eigenschaften. Die Arbeit beschreibt, dass genau solche emergenten Eigenschaften vermutlich entscheidend für die Entstehung des Lebens waren. Wasser spielt dabei eine zentrale Rolle. Durch seine Polarität zwingt es Molekülen bestimmte räumliche Ordnungen auf. So lagern sich beispielsweise fettartige, wasserabweisende Molekülteile bevorzugt nach innen zusammen, während wasserliebende Bereiche nach außen zeigen. Dadurch können sich komplexe Strukturen stabil bilden, wie etwa Membranen, die wir gestern schon näher betrachtet haben (reminder: Lipiddoppelschicht). Das gilt aber natürlich auch für Proteine oder eben Nukleinsäuren wie RNA und DNA. In einem immer komplexeren System werden so manchmal kritische Zustände erreicht, bei denen sich durch Emergenz fundamentale Eigenschaften ändern oder einfach neu entstehen. Dadurch werden plötzlich neue Funktionen möglich, z. B. Moleküle, die ihre eigene Struktur reproduzierbar „beschreiben“ können. Erst dadurch werden Prozesse wie Replikation, Vererbung und letztlich Evolution überhaupt möglich. Wichtig ist, dass diese Übergänge nicht als geradliniger Plan verstanden werden sollte, sondern das Ergebnis unzähliger Wechselwirkungen, Zufälle und eben emergenter Prozesse. Da ist nichts ülanbar. Würde man die Erde vier Milliarden Jahre zurücksetzen und alles noch einmal beginnen lassen, würde vermutlich etwas völlig anderes entstehen als das Leben, das wir heute kennen, weil einfach die zugrundeliegenden Zufälle andere wären. Quelle: Schwalbe et al. (2026), Angewandte Chemie International Edition https://doi.org/10.1002/anie.202523427 #Emergenz #leben #evolution #chemie #goetheuni #wissenschaft #wissenschaftskommunikation #anysci

Das geheime Energienetz im Waldboden Der größte Teil der Energie in einem Wald fließt nicht über der Erde, sondern im Boden. Gemeint ist die chemische Energie, die Pflanzen mithilfe von Sonnenlicht aufbauen. Wenn Blätter, Wurzeln oder Holz absterben, wird diese Energie von unzählogen Organismen im Boden aufgenommen und über viele Fressbeziehungen im Bodennahrungsnetz weitergegeben. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Senckenberg Museums für Naturkunde untersuchte solche Netzwerke an 32 Waldstandorten zwischen Deutschland und Vietnam. Dafür erfassten die Forschenden zahlreiche Gruppen von Bodentieren, darunter kleine Fadenwürmer, Springschwänze (wie im Bild) und Milben, aber auch größere Tiere, und berechneten aus Körpergröße, Häufigkeit und Stoffwechsel, wie Energie durch diese Lebensgemeinschaften im Boden verteilt wird. Dabei zeigte sich, dass in tropischen Wäldern insgesamt mehr Energie durch die Bodennahrungsnetze weitergegeben werden als in gemäßigten Wäldern. Gleichzeitig verändert sich die Zusammensetzung der Akteure. In den Tropen sind größere Bodentiere stärker beteiligt und Räuber-Beziehungen kommen häufiger vor. In gemäßigten Wäldern spielt dagegen der Abbau angesammelten Laubs eine größere Rolle. Dort gelangt die Energie zunächst über Pilze und Bakterien in das Nahrungsnetz und wird erst danach von Bodentieren weitergereicht. Gemeinsam bilden diese vielen Organismen das „Bodenpersonal“ des Waldes. Jede Gruppe übernimmt dabei eigene Aufgaben im Kreislauf von Zersetzung, Nahrung und Verbreitung. Oft wird gesagt, dass insbesondere Regenwürmer wichtig für den Boden sind. Das stimt natürlich, aber sie machen den Job nicht allein. Erst das Zusammenspiel vieler kleiner und größerer Bodenbewohner hält dieses verborgene Netzwerk unter unseren Füßen am Laufen. Quelle: Potapov et al. (2026), nature communications https://doi.org/10.1038/s41467-025-68083-8 #wald #ökologie #senckenberg #biologie #wissenschaft #wissenschaftskommunikation #anysci

DNA auf Höhlenwänden Alte DNA wird heute häufig aus archäologischen Funden wie Knochen, Zähnen oder Sedimenten gewonnen. Dass sie jedoch über Jahrtausende direkt an Höhlenwänden erhalten bleiben kann, galt bislang als äußerst unwahrscheinlich. Ein internationales Forschungsteam hat aber nun genau das nachgewiesen. Im Rahmen des Projekts „First Art“ untersuchten die Forschenden Höhlen mit prähistorischer Felskunst in Spanien und Portugal. Mithilfe moderner DNA-Analysen analysierten sie sowohl bemalte als auch unbemalte Bereiche der Höhlenwände. Dabei fanden sie an mehreren Stellen alte menschliche DNA, die mindestens 2.000 Jahre alt ist, vermutlich aber deutlich älter. Besonders bemerkenswert war, dass einige Proben ausschließlich menschliche, jedoch keine tierische DNA enthielten. Das spricht dafür, dass das Erbgut durch direkten Kontakt an die Höhlenwand gelangte, wie über Schweiß, Speichel oder Hautzellen. Die Forschenden konnten sogar erste genetische Informationen gewinnen. So ließen sich unter anderem das biologische Geschlecht einzelner Personen und ihre genetische Zugehörigkeit zu frühen westeuropäischen Jäger- und Sammlerpopulationen bestimmen. Die eigentliche Bedeutung der Studie geht jedoch weit darüber hinaus. Höhlenwände könnten sich als eine völlig neue Quelle alter DNA erweisen. Da DNA an mineralische Oberflächen binden und dort über sehr lange Zeiträume geschützt erhalten bleiben kann, lassen sich unter günstigen Bedingungen selbst nach Jahrtausenden noch genetische Spuren nachweisen. Künftig könnte so untersucht werden, welche Menschen eine Höhle nutzten, wie weit sie in Höhlensysteme vordrangen oder welche Bevölkerungsgruppen dort lebten. Hierfür müssen die Methoden allerdings noch weiter verbessert werden. Quelle: Bossoms Mesa et al. (2026), Nature Communications https://doi.org/10.1038/s41467-026-74234-2 #anthropologie #mpi #menschen #wissenschaft #dna #wissenschaftskommunikation #anysci

Ein Fisch aus einer verborgenen Welt Die meisten von uns verbinden unbekannte Tierarten vermutlich mit tropischen Regenwäldern oder den Tiefen der Ozeane. Doch manchmal liegen völlig fremde Lebenswelten direkt unter unseren Füßen verborgen – im dunklen Wasser tiefer Gesteinsschichten. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Senckenberg-Forschers Ralf Britz hat in Nordostindien nun eine außergewöhnliche neue Fischart entdeckt: eine nur etwa zwei Zentimeter lange Schmerle, die blind ist, nahezu transparent erscheint und nicht einmal ein knöchernes Schädeldach besitzt. Das Gehirn wird lediglich von Haut bedeckt, was ein einzigartiges Merkmal unter bekannten Schmerlen ist. Gefunden wurde das Tier zufällig in einem selbst gegrabenen Brunnen im indischen Bundesstaat Assam. Der Brunnen steht offenbar mit einem unterirdischen Grundwasserleiter, einem sogenannten Aquifer, in Verbindung. Genau dort lebt die neue Art vermutlich dauerhaft verborgen im völligen Dunkel. Die nun als Gitchak nakana beschriebene Schmerle zeigt typische Anpassungen an ein Leben im Untergrund: stark reduzierte Augen, fehlende Pigmentierung und eine blass-transparente Erscheinung. Solche sogenannten phreatobionten Fische gehören weltweit zu den seltensten und am wenigsten erforschten Wirbeltieren überhaupt. Weniger als ein Prozent aller bekannten Fischarten lebt dauerhaft unterirdisch und nur ein kleiner Teil davon in tiefen Grundwasserleitern. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass sich im Untergrund Nordostindiens möglicherweise noch viele weitere unbekannte Arten verbergen könnten. Während wir die Oberfläche der Erde kartieren, Städte bauen und Satelliten ins All schicken, existieren gleichzeitig noch immer ganze Lebensräume, von denen wir kaum etwas wissen. Quelle: Britz et al. (2026), Science Reports https://doi.org/10.1038/s41598-026-40425-6 #senckenberg #biologie #indien #science #anysci #wissenschaftskommunikation #wissenschaft

🌾Wenn das Immunsystem zur Falle wird Reis ist das wichtigste Grundnahrungsmittel für rund die Hälfte der Weltbevölkerung. Umso gravierender ist eine Pilzkrankheit namens Reisbrand, die jedes Jahr Erntemengen vernichtet, mit denen etwa 60 Millionen Menschen ernährt werden könnten. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun entschlüsselt, wie der Erreger die Abwehr der Reispflanze austrickst. Pflanzen besitzen zwar keine Antikörper wie wir Menschen, verfügen aber über ein erstaunlich wirksames Immunsystem. Wird eine Zelle angegriffen, kann sie sich kontrolliert selbst zerstören, um den Erreger mit in den Tod zu reißen und die Ausbreitung zu stoppen. Genau diesen Mechanismus nutzt der Reisbrandpilz aus. Er produziert einen Stoff namens Pyriculol, der dem pflanzlichen Signalstoff Salicylsäure ähnelt. Die Pflanze erhält dadurch gewissermaßen einen gefälschten Alarm. Sie aktiviert ihren Selbstzerstörungsmechanismus zu früh und schaltet gleichzeitig wichtige Abwehrreaktionen ab. Der Pilz profitiert dadurch doppelt. Zum einen findet er abgestorbenes Gewebe als Nahrungsquelle und zum anderen ist die Immunabwehr der Pflanze so geschwächt, dass sie dem Pilz im Grunde kaum noch was entgegensetzen kann. Besonders interessant ist jedoch eine weitere Beobachtung. Einige Reissorten reagieren deutlich gelassener auf das falsche Alarmsignal. Statt überzuschießen, halten sie ihre Abwehr unter Kontrolle und können dann auch den Pilz besser eindämmen. Genau hier sehen die Forschenden einen möglichen Ansatz für die Züchtung widerstandsfähigerer Reissorten. Quelle: Ma et al. (2026) https://doi.org/10.1093/jxb/erag061 (leider ist nur das Abstract frei verfügar) #KIT #ernahrung #landwirtschaft #biologie #wissenschaft #wissenschaftskommunikation #anysci

AnySci ist jetzt auch auf Mastodon! Ganz neu ist das Ganze allerdings nicht, denn seit inzwischen neun Jahren betreibe ich AnySci vor allem auf Facebook und stelle dort nahezu jeden Tag (selten fällt mal einer aus) eine aktuelle wissenschaftliche Studie vor. Da ich selbst Biologin bin, interessiert mich vor allem Forschung aus der Biologie, die ja an sich schon ein sehr breites Feld ist. Die Beiräge reichen daher von Stadtnatur bis Krebsforschung. Grundsätzlich darf es alles sein, was aus meiner subjektiven Sicht spannend, überraschend oder einfach wissenswert ist. Ich möchte aktuelle Forschung so erklären, dass man sie auch ohne wissenschaftlichen Hintergrund versteht. Ich freue mich auf Austausch, Ergänzungen und natürlich auch auf Hinweise zu spannenden neuen Studien :) #anysci #wissenschaft #wisscomm #neuhier

Eine Besonderheit bei Fledermäusen Wenn Menschen oder andere Säugetiere über längere Zeit Höchstleistungen erbringen, greifen ihre Muskeln vor allem auf Kohlenhydrate als Energielieferanten zurück. Fett enthält zwar deutlich mehr Energie, kann bei hoher Belastung aber nur begrenzt und vergleichsweise langsam genutzt werden. Sind die Kohlenhydratspeicher erschöpft, folgt oft ein deutlicher Leistungseinbruch. Für ziehende Fledermäuse, die ja Säugetiere sind, wäre das ein Problem. Einige Arten legen während ihrer saisonalen Wanderungen mehrere tausend Kilometer zurück und verbringen dabei viele Stunden ununterbrochen in der Luft. Ein Forschungsteam des Leibniz-IZW und von Helmholtz München hat nun untersucht, wie Rauhautfledermäuse diese enorme Energieleistung bewältigen. Sie gehört zu den wenigen europäischen Fledermausarten mit ausgeprägtem Zugverhalten. Auf ihrem saisonalen Zug zwischen Nordosteuropa und den Winterquartieren in West- und Südeuropa kann sie mehr als 2.000 Kilometer zurücklegen. Die Forschenden analysierten Blutproben von Fledermäusen während und außerhalb der Zugzeit sowie von Tieren, die unter kontrollierten Bedingungen in einem Windkanal flogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Tiere während der Reise in hohem Maße Fettsäuren zur Energiegewinnung nutzen. Im Blut fanden sich deutlich erhöhte Konzentrationen von Acylcarnitinen – Transportmolekülen, die Fettsäuren in die Mitochondrien bringen, wo sie verbrannt werden. Damit ähneln sie von ihrem Energiestoffwechsel eher Zugvögeln als anderen Säugetieren. Beide Gruppen haben sich, obwohl sie evolutionär weit außeinander liegen, mit vergleichbaren Mechanismen an dieselbe Herausforderung (Langstreckenflug) angpasst. Quelle: Walker et al. (2026), The FASEB Journal https://doi.org/10.1096/fj.202600860R #Fledermaus #helmholtz #wissenschaft #wissenschaftskommunikation #anysci #biologie