Blickpunkt

Wissenschaft + Forschung

Blickpunkt Biowissenschaften

Versuche, eine künstliche Zelle zu erzeugen, scheitern letztlich daran, dass selbst einfachste Lebewesen zu komplex sind. Die Erforschung der RNA-Welt führt hingegen inzwischen beinahe dazu, einfache Moleküle zum Leben zu erwecken.Schöpfungsgeschichten gibt es in vielerlei kulturellen <link href="#nadc20264159299-fig-0001">Variationen. Dazu kommen Geschichten von Menschen, die sich selbst zum Schöpfer erheben, wie der von Mary Shelley ersonnene Dr. Frankenstein, und meist nimmt alles kein gutes Ende. Standen die traditionellen Schöpfer und Frankenstein noch vor der Herausforderung, komplexe Organismen zusammenzuschustern, so wissen wir heute: Komplexität entsteht von selbst durch Evolution. Wer künstliches Leben erzeugen will, kann sich also Arbeit sparen und bei einfachsten Zellen anfangen – oder sogar bei evolvierenden Molekülen.<figure xml:id="nadc20264159299-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmunl56soeoe008unwgoqcb6l" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264159299_fig_0001_a_127f0fde0b.png"><figcaption><label>Abb.1: </label>Mikroskopiebild von Zellen einer Pflanzenwurzel. Abbildung: sinhyu / Adobe Stock</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Baukasten-Zelle</h2>Der vor kurzem verstorbene Genompionier Craig Venter (1946 – 2026) hatte bereits im Jahr 2010 versucht, eine neuartige Zelle zu erzeugen. Dazu entfernte seine Arbeitsgruppe die DNA aus einem Bakterium und fügte stattdessen ein künstlich hergestelltes Genom ein. Dieses war nach natürlichen Vorbildern minimalistisch zusammengesetzt und enthielt 473 Gene. Der wissenschaftliche Nutzen dieser Neuerung hielt sich allerdings in Grenzen: Mycoplasma laboratorium etablierte sich nicht als neues Nutztier oder Modellsystem der Forschung. Bemerkenswert ist, dass für 149 der Gene im künstlichen Genom die Funktion unbekannt war – nötig waren sie jedoch, wie Gen-Knockout-Versuche gezeigt hatten.Einen Schritt weiter Richtung künstlicher Zelle ging nun die Arbeitsgruppe von Katarzyna Adamala an der University of Minnesota, USA, in einer Arbeit, die bisher nur als Preprint ohne Peer-Review vorliegt.1) Die Gruppe erzeugte Zellen mit einer Membran und nur 36 Genen. Die für die Proteinbiosynthese nötigen Ribosomen, tRNAs und Faktoren wurden zugesetzt, aber die Zelle kann sie nicht selbst herstellen oder ersetzen. Das begrenzt die Zahl der Tochterzellen: Irgendwann hat sich die Zelle so oft geteilt, dass eine Tochterzelle nicht mehr genug Ribosomen enthält, um zu funktionieren.Die Funktionen des Genoms in Adamals Zelle beschränken sich im Wesentlichen darauf, Moleküle zu produzieren, die sich in die Membran einlagern. Dort vermitteln diese entweder die Aufnahme von Vesikeln mit Nahrung oder erzwingen die Zellteilung. Das vorgestellte System ist also kein Lebewesen. Bestenfalls könnte man es als Modellsystem für ausgewählte Zellfunktionen betrachten. Falls es sich darin als nützlich erweist und auch in anderen Forschungsgruppen angenommen wird, könnte es vielleicht auch dazu dienen, zusätzliche Funktionen zu entwickeln und damit zu komplexeren Modellen führen. In diesem Sinne haben einige Expert:innen die Arbeit als zukunftsweisend gelobt, während andere die überzogene Publicity kritisieren. Auf keinen Fall werden uns diese Konstrukte verraten, wie einst das Leben auf der Erde entstand. Dazu muss man zu noch einfacheren Systemen greifen, nämlich zu Molekülen.<h2 type="main">Moleküle werden lebendig</h2>Zellen stellen Proteine aufgrund der in DNA verschlüsselten Gene her. Das Schlüsselelement in diesem komplexen Prozess ist das Ribosom, das die Sprache der Nukleinsäuren in die der Polypeptide übersetzt. Seit dem Jahr 2005 wissen wir, dass das aktive Zentrum des Ribosoms ausschließlich aus RNA besteht. Diese Entdeckung hat die Theorie bestärkt, dass es in der Urzeit des Lebens eine RNA-Welt gab, in der Gene und Enzyme aus RNA bestanden.Organismen der RNA-Welt müssen ein RNA-Enzym (Ribozym) besessen haben, das RNA vervielfältigt, einschließlich seiner eigenen Sequenz. Die heutigen RNA-Polymerasen enthalten jedoch keinen Hinweis darauf, wie dies ausgesehen haben könnte. Daher versuchen verschiedene Forschungsgruppen, eine aus RNA bestehende RNA-Polymerase, also ein Polymerase-Ribozym, zu entwickeln. Das geschieht durch In-vitro-Evolution, sie unterwerfen also RNA-Sequenzen einem Zyklus aus kontrollierter Mutation und wählen die Mutanten mit gewünschten Eigenschaften aus.Das erste derartige <link href="#nadc20264159299-fig-0002">Ribozym entstand im Jahr 2001. Es umfasste 180 Nukleotide, synthetisierte aber maximal Stränge von 14 Nukleotiden, hätte also niemals sich selbst oder andere funktionale Ribozyme herstellen können. Bis 2020 näherten sich Forschende diesem Ziel – das Ribozym 38–6 vervielfältigte sich zwar nicht selbst, aber immerhin ein anderes Ribozym aus dem Entwicklungsprozess, die Polymerase 24–3. Es enthält aber 182 Nukleotide, ist also etwa so groß wie die Vorläufer und damit immer noch viel zu groß, als dass es durch zufällige Reaktionen im abiotischen Milieu hätte entstehen können.2)<figure xml:id="nadc20264159299-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmunl5c9geokh08un4i9s4vih" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264159299_fig_0002_a_2476cd419d.png"><figcaption><label>Abb.2: </label>Über zwanzig Jahre hat die Forschung gebraucht: Ein neuer Ansatz liefert nun RNA-Enzyme (Ribozyme), die sich selbst vervielfältigen. Das stützt die These einer urzeitlichen RNA-Welt. Ilustration Ribozyme: Design Cells / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Edoardo Gianni und Kolleg:innen am Laboratory of Molecular Biology (LMB) in Cambridge, Großbritannien, haben nun den Durchbruch geschafft: Sie haben ein Ribozym gefunden, das seine eigene Sequenz vervielfältigt.3) Dieses heißt QT45 und ist 45 Nukleotide groß – viel kleiner als alle vorher entwickelten Polymerase-Ribozyme. Die Forschenden hatten ursprünglich geplant, die Lücke zwischen der Größe von funktionierenden Ribozymen und den kürzeren Sequenzen, die diese kopieren können, durch einen Trick zu schließen. Sie wollten jeweils zwei Exemplare der gleichen Sequenz aus 30 bis 40 Nukleotiden hintereinander koppeln. Das taten sie, denn wenn Makromoleküle als Substrat dienen – wie bei der Polymerisation von Nucleinsäuren –, sind mehrere Nucleinsäure-Bindungsstellen nötig. Wie die Experimente jedoch zeigten, reicht die einfache Version.Ein weiterer Trick unterscheidet die Arbeiten dieser Gruppe von denen anderer Teams zu den ersten Polymerase-Ribozymen. Die Ribozyme aus Cambridge nutzen Bausteine aus je drei Nukleotiden. Diese erleichtern die Synthese und sind klein genug, um zufällig durch abiotische Reaktionen zu entstehen. Sie erscheinen außerdem attraktiv, da der genetische Code allen Lebens auf Codons aus drei Nukleotiden beruht, was seinen Ursprung in solchen urzeitlichen Dreierblöcken haben könnte. Auf der Grundlage solcher Bausteine erscheint selbst die zufällige Entstehung eines Ur-Ribozyms in der Größe von QT45 denkbar.Die Reaktionsbedingungen für QT45 beruhen auf einer früheren Arbeit desselben Labors. Wie diese zeigte, begünstigt eutektisches Eis bei –7 °C und ein Wechsel aus Einfrieren und Auftauen, dass ein anderes, komplexeres Ribozym unbegrenzt als Polymerase aktiv ist – und dazu ebenfalls Trinukleotide nutzt.4) Das Vorgehen umfasst Inkubation in verdünnter Salzsäure, Neutralisation und Polymerase-Aktivität für 48 Stunden bei –7 °C. Die Bedingungen wählten die Forschenden so, dass sie einer möglichen Umgebung auf der Erde der Urzeit entsprechen könnten – sehr ungewöhnlich für ein biochemisches Labor.In einer anderen Studie entwickelten Annalena Salditt und Kolleg:innen an der LMU München ein Modell für Bedingungen, wie sie in der Urzeit der Erde als Substrat für die Entstehung des Lebens vorgelegen haben könnten.5) Mit aus Teflonfolie ausgeschnittenen Poren simulierten die Forschenden poröses Gestein, das bis zu 45 Grad warme Grenzphasen zwischen Luft und Wasser enthielt.Die poröse Struktur sorgt unter anderem dafür, Gradienten zu stabilisieren, die sich in freier Lösung sofort ausgleichen würden. Außerdem bietet sie Oberflächen für Adhäsion von Molekülen. In solchen Systemen können die natürlichen Schwankungen von pH-Wert und Salzkonzentrationen neu synthetisierte RNA-Doppelhelices destabilisieren und damit die Stränge für weitere Syntheserunden freigeben.<h2 type="main">Eine Hülle für die Zelle</h2>Gesteinsporen mögen ein gutes Substrat für die Anfänge der Evolution geliefert haben, aber um von Molekülen zu Zellen zu gelangen, brauchen wir eine beweglichere Hülle für die Moleküle des Lebens. Dafür werden vor allem zwei Möglichkeiten untersucht: Vesikel mit einer Art Zellmembran und Coacervate, also lediglich Tröpfchen ohne umhüllende Membran.Wie Rafal Zdanovicz von der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Warschau und Kolleg:innen in einer als Preprint veröffentlichten Arbeit gezeigt haben, entwickeln denkbar einfache Vesikel unter wechselnden Umwelteinflüssen komplexe Verhaltensweisen.6) Die Forschenden untersuchten eine Suspension von Ölsäure in Wasser unter zyklischem Entziehen und Zugeben von Wasser. Die Fettmoleküle bildeten beim Wasserentzug längliche Vesikel, die im Lauf der Zeit rund wurden. Bei diesem Prozess wurde Dextran aus der Lösung in die runden Vesikel eingelagert. Bei weiterem Wasserentzug nahmen sie auch durch den osmotischen Druck mehr Dextran auf. Auch DNA-Stränge mit einer Länge von 23 Nukleotiden wurden unter diesen Bedingungen in die Vesikel importiert. Durch mehrere solcher Zyklen reicherten sich immer mehr Makromoleküle in den Vesikeln an.Im Lauf der Dehydrierung nahmen manche der Vesikel auch die Form einer Hantel an. Fluoreszenzuntersuchungen zufolge kam der Transport eingeschlossener Moleküle zwischen den beiden Abteilungen zum Erliegen. Bei der Rehydrierung teilten sich die künstlichen Zellen dann häufig. Anders als die Zellen von Adamala et al., bei denen externe Steuerung die Zellteilung erzwingt, sorgt allein der Wechsel der Wasserkonzentration, der auch natürlich stattfindet, für die beobachteten Funktionen der Vesikel.In einer ähnlichen Untersuchung mit Phosphatidylcholin-Vesikeln nutzten Tatsuya Shinoda und Kolleg:innen vom Institute of Science Tokyo als Variable zyklisches Einfrieren und Auftauen. Auch sie beobachteten, dass sich Genmaterial in den Vesikeln einlagerte. 7)Coacervate, also Tröpfchen ohne Membran, sind noch einfacher strukturiert und waren deshalb lange beliebt als mögliche Vorläufer von Zellen mit Membranen. Der Pionier der RNA-Welt Jack Szostak fand allerdings im Jahr 2014 ein Problem mit dieser Idee. Wenn Coacervate verschiedene RNA-Moleküle enthalten, können sie sich miteinander austauschen. Langfristig hat also eine solche Zelle keine eigene Identität, sondern steht im Kontakt mit allen anderen. Somit entwickeln sich keine Unterschiede, die nötig wären für die natürliche Auslese der Evolutionstheorie.Aman Agrawal und Kolleg:innen an der Universität von Chicago haben jedoch einen Ausweg gefunden, durch den Coacervate vielleicht doch evolvieren können.Zunächst hatte Agrawal Coacervate in destilliertem Wasser in einem elektrischen Feld untersucht und herausgefunden, dass dieses die Coacervate versiegelt – eine rein physikalisch motivierte Arbeit. Der Gedanke, der die Forschung zu Physik und RNA-Welt zusammenbrachte: Destilliertes Wasser liegt in der Natur auch als Regenwasser vor.8) Bei geringer Ionenstärke finden die Coacervate keine Gegenionen im Wasser, und dieses bildet deshalb ein Netzwerk aus elektrostatischen Verbindungen an der Oberfläche. Dadurch wird die Tröpfchenstruktur so lange stabilisiert, dass sich getrennte Protozellen bilden könnten, die in der natürlichen Auswahl konkurrieren. Damit könnte die Evolution von Urzellen beginnen.<h2 type="main">Auf den Punkt</h2>Vor kurzem wurde eine künstliche Modellzelle vorgestellt, die Stoffe produziert und sich teilt, bis ihr bestimmte Bestandteile wie Ribosomen ausgehen.Jüngst wurde außerdem ein kurzes Ribozym entwickelt, das seine eigene Sequenz vervielfältigt. Das stützt die Hypothese einer urzeitlichen RNA-Welt, in der Gene und Enzyme aus RNA bestanden.Experimente mit Gesteinsporen, Vesikeln und Coacervaten deuten zudem darauf hin, dass natürliche Umweltzyklen Zellvorläufer geformt und deren Evolution ermöglicht haben könnten.<h2 type="main">Der Autor</h2>Der promovierte Chemiker Michael Groß arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://michaelgross.co.uk" target="_blank">michaelgross.co.uk</a><ul class="references" cited="no" style="numbered" xml:id="nadc20264159299-bibl-0001"><li xml:id="nadc20264159299-bib-0001">1 N. J. Gaut, C. Deich, B. Cash, bioRxiv 2026, doi: 10.64898/2026.07.01.735724</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0002">2 K. Tjhung M. N. Shokhirev, D. P. Horning et al,. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2020, 117, 2906–2913</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0003">3 E. Gianni, S. L. Y. Kwok, C. J. K. Wan et al., Science 2026, 391, 1022–1028</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0004">4 J. Attwater, T. L. Augustin, J. F. Curran et al., Nat. Chem. 2025, 17, 1129–1137</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0005">5 A. Salditt, L. Karr, E. Salibi, et al., Nat. Commun. 2023, 14, 1495</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0006">6 R. Zdanovicz, D. Chandramowli, N. De Franceschi, bioRxiv 2026, doi: 10.64898/2026.03.10.710739</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0007">7 T. Shinoda, N. Noda, T. Watanabe et al., Chem. Sci. 2026, 16, 23321–23329</li><li xml:id="nadc20264159299-bib-0008">8 A. Agrawal, A. Radakovic, A. Vonteddu et al., Sci. Adv. 2024, 10, adn9657</li></ul>

Blickpunkt Bio

Immer näher am Ursprung des Lebens

Pflanzen, die Metalle anreichern, k&ouml;nnen verseuchte B&ouml;den dekontaminieren. Forschende und Start-ups setzen sie zum Bergbau ein, genannt Phytomining. Welche Metalle lassen sich gewinnen?
Hyperakkumulatoren sind Pflanzen, die Schwermetalle aus dem Boden aufnehmen und in ihren Geweben anreichern &ndash; beispielsweise das Galmeiveilchen (Viola calaminariae), das sich auf zinkbelasteten B&ouml;den ansiedelt. Getrieben vom Wunsch, kontaminierte B&ouml;den mit Pflanzen zu entgiften, haben Forschende herausgefunden: Mehrere Hundert Pflanzenarten haben die dazu n&ouml;tigen Gene.
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<figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmm4fsafb4ctj07urjsjpu9pr">
<figcaption><label>Abb.1: </label>Bild KI-generiert</figcaption>
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In einem Review1) aus dem Jahr 2025 geben Dinh, Dob&oacute; und Kov&aacute;cs von der Universit&auml;t Miskolc, Ungarn, die Zahl der hyperakkumulierenden Pflanzenarten mit 721 an. Davon reichern die meisten &Uuml;bergangsmetalle an, allen voran Nickel (Abbildung S. 46). Manche Arten reichern auch mehrere Elemente an, besonders die Kreuzbl&uuml;tler (Familie Brassicaceae). Hyperakkumulatoren komplexieren die Schwermetalle schneller und transportieren sie schneller aus den Wurzeln in die Bl&auml;tter, wo die Ionen weniger Schaden anrichten. Vermutet wird, dass manche Pflanzen Schwermetalle anreichern, um sich gegen Fressfeinde zu verteidigen, ohne aufwendig organische Abwehrstoffe herzustellen.
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<figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmm4fsbp14cu007urdypicyfv">
<figcaption><label>Abb.2: </label>Als Hyperakkumulatoren gelten Pflanzen, die Metalle aus dem Boden anreichern, ohne sich zu vergiften. Sie konzentrieren Metalle teils hundertmal so hoch wie andere Spezies unter &auml;hnlichen Bedingungen.</figcaption>
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Mit manchen Pflanzen werden bereits Industriebrachen saniert &ndash; dies allerdings sporadisch, wenn die Fl&auml;che nicht sofort f&uuml;r etwas anderes ben&ouml;tigt wird. Dar&uuml;ber hinaus werden Metalle aus B&ouml;den gewonnen, wo sich Tagebau nicht lohnen w&uuml;rde. Beim Tagebau werden oberfl&auml;chennah Rohstoffe gewonnen &ndash; das zerst&ouml;rt die Landschaft und senkt den Grundwasserspiegel.
<h2 type="main">Nickel</h2>
Bislang lohnt sich Phytomining, also der Bergbau mit Pflanzen, nur f&uuml;r Nickel. Pflanzen wie das Echte L&ouml;ffelkraut (Cochlearia aucheri) und der Kreuzbl&uuml;tler Bornmuellera tymphaea reichern bis 31,2 beziehungsweise 17,6 g Nickel pro Kilogramm Pflanzenmasse an.
Um das Metall aus der Biomasse zu extrahieren, wurden mehrere Verfahren ausprobiert. Es l&auml;sst sich chemisch extrahieren, also mit Minerals&auml;uren l&ouml;sen und dann mit Trennverfahren isolieren, oder die Biomasse wird einge&auml;schert und verh&uuml;ttet. Dinh et al. zufolge ist es jedoch am aussichtsreichsten, die Biomasse auszutrocknen, einzu&auml;schern und anschlie&szlig;end chemisch zu extrahieren. Das Verfahren ist im Industriema&szlig;stab erprobt, die Nickelkonzentration in der Asche ist 10- bis 20-mal h&ouml;her als in der Biomasse, was das chemische Auslaugen wirksamer macht. Varianten dieser Vorgehensweise erbrachten im Industriema&szlig;stab Nickelausbeuten bis 8 kg &middot; ha&ndash;1 in Form von Nickelsalzen wie Nickelsulfat oder Nickelammoniumsulfat aus Pflanzen wie dem Mauer-Steinkraut (Alyssum murale), das auch bei der Bodensanierung zum Einsatz kommt.2)
<h2 type="main">Gold</h2>
Der Goldpreis hat sich seit 2024 in zwei Jahren verdoppelt. Das macht Goldvorkommen attraktiv, die vorher als unwirtschaftlich galten &ndash; auch da k&ouml;nnen Pflanzen helfen.
In einem Review von 2022 widmen sich Dinh, Dob&oacute; und Kov&aacute;cs den Edelmetallen und Seltenen Erden.3) Schon vor dem j&uuml;ngsten Goldrausch erachteten die Autoren Gold als aussichtsreichsten Kandidaten, um aus Pflanzen gewonnen zu werden. Wie die anderen Edelmetalle l&ouml;st sich Gold wenig im Boden, sodass Pflanzen nicht genug aufnehmen, als dass sich dies lohnen w&uuml;rde. Deshalb werden dort schon beim Anbau der Pflanzen Chemikalien eingesetzt, die das Metall verf&uuml;gbar machen, genannt induzierte Hyperakkumulation.
Gold wurde erstmals 1998 durch Braunen Senf (Brassica juncea) angereichert, wobei Ammoniumthiocyanat das Metall als Chelatbildner wasserl&ouml;slich machte. Anders als bei der Nickelanreicherung akkumulieren die Pflanzen weniger als 1 g pro Kilogramm Biomasse.
Weitere Untersuchungen, die teilweise auch mit Abraum von Goldminen durchgef&uuml;hrt wurden, zeigten: Zahlreiche weitere Pflanzenarten taugen zur induzierten Hyperakkumulation, darunter auch alte Bekannte wie die Sonnenblume (Helianthus annus), der wei&szlig;e Klee (Trifolium repens), Tabak (Nicotiana tabacum) und Raps (Brassica napus). Natriumcyanid erbrachte dabei die besten Ergebnisse und wurde auch in Kombination mit Ammoniumthiocyanat eingesetzt.
Extraktion von Gold aus akkumulierenden Pflanzen ist weiterhin im Entwicklungsstadium, wie dieselben Autoren in einem Review von 2025 melden. Sie selbst haben 2024 einen Prozess entwickelt, mit dem sie Gold aus B&auml;umen gewannen. Dazu &auml;scherten sie Pappeln auf dem Gel&auml;nde eines stillgelegten Bergwerks ein und extrahierten das Gold in einem dreistufigen Prozess.4)
Zulkernain et al. von der Xiamen Universit&auml;t, Malaysia, schlugen vor, mit Pflanzen unter anderem Gold aus Elektronikm&uuml;ll zur&uuml;ckzugewinnen, und zwar aus Platinen (Leiterplatten), die 80 mg Gold pro Kilogramm enthalten.5) Dem Konzept zufolge soll zerkleinerter und aufgeschl&auml;mmter Elektronikm&uuml;ll durch Hydrokulturanlagen flie&szlig;en, und die darin wachsenden Pflanzen, etwa Brauner Senf, extrahieren die gew&uuml;nschten Elemente.
<h2 type="main">Seltenerdmetalle</h2>
Die Seltenerdmetalle oder Seltenen Erden, also die Lanthanoide und die Elemente Scandium und Yttrium, sind gefragt, um Magnete, Katalysatoren oder Batterien herzustellen. Sie sind zwar nicht so selten wie der historische Name behauptet, aber oft im Boden gering konzentriert. Thulium, das seltenste stabile Seltenerdmetall, ist in der Erdkruste h&auml;ufiger als Iod und Silber.
Von den &uuml;ber 700 hyperakkumulierenden Pflanzen reichern wenige Arten Seltene Erden an. Bekannt ist dies bisher f&uuml;r drei Farne, B&auml;ume der Gattungen Carya und Helicia und die amerikanische Kermesbeere. Unter diesen ist der Farn Dicranopteris pedata bisher am besten untersucht: Er reichert bis zu 7 g Seltene Erden pro Kilogramm in seinen Wedeln an und ist die am h&auml;ufigsten genutzte Pflanze, um Seltenerdmetalle zu gewinnen.
Bisher ist nicht bekannt, warum so wenige Pflanzenarten Seltene Erden anreichern, und wie diese Arten diese Elemente nutzen, die in der Biochemie ungew&ouml;hnlich sind.
In einem Review beschreiben Liu von der Universit&auml;t Guangzhou, China, und Kolleg:innen, wie diese Pflanzen die Metalle aufnehmen, speichern und aus den Wurzeln in die oberirdischen Pflanzenteile transportieren.6)
Die Metalle liegen meist als dreiwertige Ionen vor, und die Prozesse unterscheiden sich von den bekannten Aufnahmemechanismen f&uuml;r zweiwertige Ionen wie Nickel. Ausscheidungen der Wurzeln s&auml;uern den Boden an und machen die Metalle so st&auml;rker l&ouml;slich. Wie Seltenerdmetalle den Pflanzen nutzen sollten, leuchtet den Forschenden nicht ein. Die Hypothese: Die Pflanze reichert die Metalle wom&ouml;glich nur versehentlich an, wenn sie N&auml;hrstoffe aufnimmt.
Die molekularen Mechanismen, mit denen die Seltenen Erden in die Pflanzenzellen gelangen, sind m&ouml;glicherweise f&uuml;r andere Elemente gedacht &ndash; etwa Calcium, das einen &auml;hnlichen Ionenradius hat, oder Aluminium, das ebenfalls dreiwertige Ionen bildet. Obwohl die Seltenen Erden sich chemisch stark &auml;hneln, bevorzugen die Pflanzen manche davon. Die Farne reichern vor allem die leichteren Elemente an, die Kermesbeere hingegen die schwereren.
Wie die Pflanzen Ionen ein- und aussortieren, ist unbekannt &ndash; und eine Pflanze, die Seltene Erden wirtschaftlich einlagert, noch nicht gefunden.
<h2 type="main">Auf den Punkt</h2>
Phytomining ist eine Technik, bei der bestimmte Pflanzen angebaut werden, um Metalle aus dem Boden zu gewinnen.
Bislang sind &uuml;ber 700 Pflanzen bekannt, die Metalle aus dem Boden ziehen und in ihrem Gewebe hyperakkumulieren &ndash; am h&auml;ufigsten Nickel.
Mehrere Start-ups betreiben Nickel-Phytomining, an Goldgewinnung wird geforscht &ndash; chemische Zusatzstoffe machen das Gold wasserl&ouml;slich. Einzelne Pflanzenarten sammeln auch Seltene Erden.
<h2 type="main">Phytomining: Diese Start-ups saugen Metalle auf</h2>
Start-ups wollen vor allem Nickel mit Pflanzen anreichern. Das Start-up Metalplant aus Wilmington, US-Bundesstaat Delaware, baut etwa gelbes Steinkraut in Albanien an, um Nickel zu gewinnen und der Atmosph&auml;re Kohlendioxid durch Verwitterung zu entziehen.
Das Joint Venture Botanickel will B&ouml;den sanieren, die wegen Nickelbelastung unbrauchbar sind, und gleichzeitig Nickel f&uuml;r die Stahlherstellung gewinnen. Beteiligt sind das franz&ouml;sische Pflanzen-Biotechnologie-Start-up Econick aus Nancy und der internationale Stahlhersteller Aperam.
Die Pariser Firma Genomines betreibt in S&uuml;dafrika ein Pilotprojekt, um Nickel aus B&ouml;den zu gewinnen, die durch nat&uuml;rliche Verwitterung von Nickelerzen mit diesem Element belastet sind. Dazu verwendet die Firma Korbbl&uuml;tler (Asterngew&auml;chse, Asteracea) und vergr&ouml;&szlig;ert sie genetisch so, dass sie in ihren Bl&auml;ttern mehr Nickel aufnehmen k&ouml;nnen als der Wildtyp. Mit einem eigens entwickelten Extraktionssystem f&uuml;r das Metall vermeidet die Firma, Pflanzenmaterial zu verbrennen. So h&auml;lt sie Kohlenstoff als Pflanzenkohle zur&uuml;ck, statt CO2 zu emittieren. Das Unternehmen gewinnt so j&auml;hrlich 2,5 Tonnen Nickel pro Hektar und plant, bis 2030 eine Jahresproduktion von 150 000 Tonnen zu erreichen.
Aktuell wird Nickel haupts&auml;chlich aus Erzen in Indonesien mit Investitionen aus China abgebaut.
<h2 type="main">Der Autor</h2>
Der promovierte Chemiker Michael Gro&szlig; arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://michaelgross.co.uk" target="_blank" rel="noopener">michaelgross.co.uk</a>
<ul class="references" cited="no" xml:id="nadc20264156231-bibl-0001">
<li xml:id="nadc20264156231-bib-0001">1 T. Dinh, Z. Dob&oacute;, H. Kov&aacute;cs, Miner. Process. Extr. Metall. Rev. 2025, 1&ndash;16</li>
<li xml:id="nadc20264156231-bib-0002">2 P. S. Kidd, A. Bani, E. Benizri et al. 2018, Front. Environ. Sci., doi: 10.3389/fenvs.2018.00044</li>
<li xml:id="nadc20264156231-bib-0003">3 T. Dinh, Z. Dob&oacute;, H. Kov&aacute;cs, Chemosphere 2022, 286, 131805</li>
<li xml:id="nadc20264156231-bib-0004">4 T. Dinh, H. Kov&aacute;cs, Z. Dob&oacute;, Heliyon 2024, 10, e32425</li>
<li xml:id="nadc20264156231-bib-0005">5 N. H. Zulkernain, N. Basant, C. C. Ng et al., J. Mater. Cycl. Waste Manag. 2023, 25, 2726&ndash;2752</li>
<li xml:id="nadc20264156231-bib-0006">6 R. R. Liu, C.-L. Huang, H.-X. Zheng et al., Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2025, 55, 1757&ndash;1776</li>
</ul>

Artikel

Raps und Pappel schürfen Gold

Die medizinische Fachzeitschrift The Lancet publizierte zum Klimagipfel COP30 einen umfassenden Bericht: Er legt die vielen Wege dar, auf denen die Klimaerw&auml;rmung und ihre Ursachen die menschliche Gesundheit beeintr&auml;chtigen und Leben gef&auml;hrden.
Im M&auml;rz 1995 leitete Angela Merkel als damalige Bundesumweltministerin die erste Klimakonferenz, COP1, in Berlin. In den drei Jahrzehnten, die seitdem vergangen sind, fand jedes Jahr (au&szlig;er 2020) eine Konferenz statt. Trotzdem steigen die j&auml;hrlichen Kohlendioxidemissionen weiter, und die Abholzung der W&auml;lder beschleunigt sich. Die USA unter Trump sind aus der Klimapolitik ausgestiegen. Die Regierungsvertreter:innen, die im November 2025 in Bel&eacute;m zum 30. Klimagipfel erschienen, proklamierten zwar gute Absichten. Gleichzeitig machen sie aber zu Hause Politik gegen das Klima &ndash; zum Beispiel, indem sie fossile Brennstoffe subventionieren und Flugreisen verbilligen.
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<figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmjweoo0qbypg07taa95efyhq">
<figcaption><label>Abb.1: </label>Doppelbelichtung von Fabrikrauch und Kiefernwald. Bild: Melinda Nagy / Adobe Stock</figcaption>
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Die allj&auml;hrlichen Konferenzen retten nicht das Klima. Aber sie dienen immerhin als Forum, in dem die Informationen zum Thema gehandelt und Probleme aufgezeigt werden. Die Berichte zur Lage des Weltklimas und zu den Folgen f&uuml;r Umwelt und Menschen werden von Jahr zu Jahr erschreckender. Ein besonders drastisches Beispiel, das Menschen aller politischen &Uuml;berzeugungen erreichen sollte, ist der Bericht der medizinischen Fachzeitschrift The Lancet. Sie analysiert bereits zum neunten Mal, wie sich der Klimawandel und seine Ursachen auf die menschliche Gesundheit auswirken.
<h2 type="main">Schlechtes Zeugnis</h2>
Der neunte Bericht wurde am 28. Oktober vorgestellt: &bdquo;The 2025 report of the Lancet Countdown on health and climate change&rdquo;.1) Er beruht auf der Arbeit von 128 Expert:innen an 71 akademischen Einrichtungen und internationalen Organisationen und analysiert mehr als 50 Indikatoren. Von den 20 Indikatoren, die direkt die Klimafolgen in der Gesundheit ansprechen, haben sich 12 in den neuesten verf&uuml;gbaren Daten weiter verschlechtert und neue Negativrekorde aufgestellt.
Die steigenden Temperaturen alleine k&ouml;nnen schon Krankheit und Tod bedeuten. Das Jahr 2024 war global berechnet das hei&szlig;este bisher &ndash; und das erste, das im Mittel den Schwellenwert von 1,5 &deg;C &uuml;berschritt, der im Pariser Abkommen von 2015 als bevorzugtes Ziel genannt wurde. Dadurch sind derzeit mehr Menschen als je zuvor von gef&auml;hrlicher Hitze betroffen. Im globalen Mittel sind nach dem Lancet-Bericht die Menschen jetzt an 19 Tagen pro Jahr einer Hitzewelle ausgesetzt, von denen sich 16 dem Klimawandel zuschreiben lassen.
<h2 type="main">Es brennt</h2>
Die durch Hitze verursachte Sterblichkeit hat seit den 1990er Jahren um 23 % zugenommen. In den Jahren 2012 bis 2021 gab es weltweit durchschnittlich 546 000 hitzebedingte Todesf&auml;lle pro Jahr. F&uuml;r alle, die gegen menschliches Leid immun geworden sind, l&auml;sst sich das auch in Geld ausdr&uuml;cken: Hitzebedingter Arbeitsausfall kostete die Welt knapp ein Prozent ihrer gesamten Wirtschaftsleistung (Bruttoinlandsprodukt). Das sind 1,09 Billionen Dollar, die aufgrund der ausgefallenen 639 Milliarden Arbeitsstunden fehlen &ndash; doppelt so viele wie im Jahresdurchschnitt in den 1990er Jahren.
Dar&uuml;ber hinaus schadet die Hitze Menschen, Umwelt und Wirtschaft auch vielf&auml;ltig indirekt. Zum Beispiel hat sich vielerorts das Risiko f&uuml;r Waldbr&auml;nde erh&ouml;ht. Die Feinstaubbelastung (PM2,5) durch den Rauch von Waldbr&auml;nden hat im Jahr 2024 zu 154 000 Todesf&auml;llen beigetragen. Dies ist ein Anstieg von 36 % gegen&uuml;ber dem Jahresmittel von 2003 bis 2012.
Die Gesundheitsbelastung durch den Rauch von Waldbr&auml;nden ist erst vor wenigen Jahren als Risiko erkannt und eingehender untersucht worden. Yuan Gao an der Monash University in Melbourne, Australien, und Kolleg:innen haben zum Beispiel bei einer halben Million in der UK Biobank erfassten Menschen eine statistische Korrelation der Sterblichkeit und von Krebserkrankungen mit diesem Risikofaktor entdeckt.2) Shuai Pan von der Cornell University, USA, und Kolleg:innen untersuchten die Luftqualit&auml;t in den USA und fanden: Rauch von Waldbr&auml;nden ist Grund f&uuml;r bis zu 4000 vorzeitige Todesf&auml;lle und f&uuml;r wirtschaftliche Verluste von bis zu 36 Milliarden Dollar.3)
<h2 type="main">Essen und trinken</h2>
Hitze und Trockenheit bedrohen die landwirtschaftliche Produktion und damit die Ern&auml;hrungssicherheit. Das gilt besonders dort, wo die Wasserversorgung bereits knapp oder gef&auml;hrdet ist, etwa durch den Verlust von Hochgebirgsgletschern, die bisher als nat&uuml;rliche Wasserspeicher fungierten. Dem Lancet-Bericht zufolge waren 61 % der Landoberfl&auml;che weltweit im Jahr 2024 von extremer D&uuml;rre betroffen. Das ist das Vierfache der in den 1950er Jahren betroffenen Fl&auml;che. Deshalb hat sich die Zahl der Menschen, die von m&auml;&szlig;iger oder schwerer Ern&auml;hrungsunsicherheit betroffen sind, im Jahr 2023 um 123,7 Millionen gegen&uuml;ber dem Mittelwert f&uuml;r die Jahre 1981 bis 2010 erh&ouml;ht.
Die steigenden Temperaturen erleichtern die Ausbreitung von Tropenkrankheiten in den vormals gem&auml;&szlig;igteren Breiten. Zu diesen Krankheiten geh&ouml;ren viele durch Insekten &uuml;bertragene Infektionskrankheiten wie Malaria, Zika-, Dengue- und Gelbfieber. Sie enden oft t&ouml;dlich. Nicht nur, aber auch wegen der sich weiter verbreitenden w&auml;rmeliebenden Moskitos der Gattung Aedes sind im Jahr 2024 7,6 Millionen F&auml;lle von Denguefieber gemeldet worden. Auch Leishmaniose und mehrere von Zecken &uuml;bertragene Krankheiten sind aus &auml;hnlichen Gr&uuml;nden auf dem Vormarsch.
Der Lancet-Bericht vermerkt auch: Die Gesamtl&auml;nge der K&uuml;stenstreifen, die sich f&uuml;r eine Ausbreitung der Arten der Gattung Vibrio (wie den Cholera-Erreger Vibrio cholerae) eignen, hat sich im Jahr 2024 gegen&uuml;ber dem Vorjahr um 3,2 % auf 91 195 km ausgeweitet. Dies ist auf das w&auml;rmere Meerwasser und den erh&ouml;hten Salzgehalt im K&uuml;stenbereich zur&uuml;ckzuf&uuml;hren.
<h2 type="main">Gleiche Ursache, gleicher Schaden</h2>
Der Bericht befasst sich auch mit Gesundheitsgefahren, die nicht auf den Klimawandel zur&uuml;ckgehen, aber mit diesem gemeinsame Ursachen haben, etwa die Verbrennung fossiler Treibstoffe. So waren 2,52 Millionen Todesf&auml;lle im Jahr 2022 auf die Feinstaubbelastung in der Umwelt zur&uuml;ckzuf&uuml;hren, die durch die Nutzung fossiler Brennstoffe entstand. Das ist verglichen mit dem Jahr 2010 ein R&uuml;ckgang von 5,8 % &ndash; der vor allem darauf basiert, dass reichere L&auml;nder aus der Kohleverbrennung ausgestiegen sind. Von den 2,52 sind 1,2 Millionen Todesf&auml;lle dem Feinstaub des Stra&szlig;enverkehrs zuzuordnen; eine &auml;hnliche Zahl dem der Haushalte (ohne Ber&uuml;cksichtigung der Luftverschmutzung im Haus).
Luftqualit&auml;t in H&auml;usern und Wohnungen wurde getrennt erfasst. Hier werden vor allem schmutzige und ineffiziente Koch- und Heiztechniken f&uuml;r Todesf&auml;lle verantwortlich gemacht, etwa die Verbrennung von (Holz-)Kohle oder Holz in der K&uuml;che oder der Wohnung. In L&auml;ndern mit unzureichender Elektrizit&auml;tsversorgung f&uuml;hre dies zu 2,3 Millionen vorzeitigen Todesf&auml;llen pro Jahr sowie zu 7 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen.
Auch die ungesunde Ern&auml;hrung wird zwar nicht vom Klimawandel verursacht, hat aber mit diesem gemeinsame Ursachen. Dazu geh&ouml;ren umweltsch&auml;dliche Formen der Landwirtschaft mit einem &uuml;bertriebenen Schwerpunkt auf Fleischproduktion. Der Bericht kommt zu dem Schluss: Die Zahl der Todesf&auml;lle durch ungesunde und klimasch&auml;dliche Ern&auml;hrung hat sich im Jahr 2022 auf 150 pro 100 000 Menschen erh&ouml;ht gegen&uuml;ber 148 im Vorjahr. Das entspricht global gerechnet 11,8 Millionen vermeidbaren Todesf&auml;llen. Verst&auml;rkte Anstrengungen f&uuml;r eine nachhaltigere, ges&uuml;ndere Ern&auml;hrung k&ouml;nnten also nicht nur das Klima, sondern auch Millionen Menschenleben retten.
<h2 type="main">Fortschritt und R&uuml;ckschritt</h2>
Der Lancet-Bericht untersucht auch, was unternommen wurde, um die genannten Risiken zu verringern, und was vers&auml;umt wurde. Dringend n&ouml;tige Anpassung an die bereits akuten Klimagefahren ist oft verz&ouml;gert worden und hat dadurch viele Menschen Gefahren ausgesetzt, etwa durch Extremwetterereignisse oder andere Gesundheitsrisiken.
Unterdessen steigen die Kohlendioxidemissionen weiterhin. Die im Anschluss an den Pariser Klimagipfel von 2015 beschlossenen Verpflichtungen zum Klimaschutz werden vielerorts zur&uuml;ckgefahren, vor allem in den USA, aber auch bei vielen gro&szlig;en Firmen. Die gegenw&auml;rtige Bundesregierung bem&uuml;ht sich ja haupts&auml;chlich, bereits beschlossene Ma&szlig;nahmen zum Klimaschutz wie das EU-weite Aus f&uuml;r Verbrennermotoren in neuen Autos abzuschw&auml;chen oder zu verz&ouml;gern.
Viele andere Parameter bewegen sich zudem in die falsche Richtung. Beispielsweise wird global immer schneller entwaldet (im tropischen Regenwald daf&uuml;r geringf&uuml;gig langsamer). Im Jahr 2023 verlor die Welt 28 Millionen Hektar an Bodenbedeckung. Dies ist ein Anstieg von 24 % gegen&uuml;ber dem Vorjahr, der zum Teil auf katastrophale Waldbr&auml;nde in Kanada zur&uuml;ckzuf&uuml;hren ist.
Sogar die W&auml;lder, die noch nicht abgeholzt wurden oder abgebrannt sind, verlieren m&ouml;glicherweise ihre Funktion als Klimasch&uuml;tzer. Wie Hannah Carle von der Western Sydney University in Australien und Kolleg:innen erst vor Kurzem berichteten, setzen die oberirdischen Anteile der tropischen Regenw&auml;lder im australischen Queensland seit etwa 25 Jahren netto mehr Kohlendioxid frei, als sie absorbierten.4) Den Autor:innen zufolge basiert diese Verschiebung zu Ungunsten des Klimas vor allem auf der Erw&auml;rmung und anderen Klima-Anomalien. Die Forschenden fanden andererseits keinen Hinweis, dass das h&ouml;here Angebot an atmosph&auml;rischem Kohlendioxid zu einer verst&auml;rkten Aufnahme desselben gef&uuml;hrt h&auml;tte.
<h2 type="main">Brennstoffe</h2>
Fossile Brennstoffe gelten immer noch als wichtigste Wirtschaftsgrundlage. Die Preiserh&ouml;hungen nach dem russischen &Uuml;berfall auf die Ukraine haben zu weit verbreiteten Subventionen dieser Brennstoffe gef&uuml;hrt. Das soll die Wirtschaft f&ouml;rdern und die Verbraucher:innen sch&uuml;tzen. 87 L&auml;nder von 195 L&auml;ndern weltweit sind f&uuml;r 93 % der globalen Emissionen an Treibhausgasen verantwortlich. Dem Lancet-Bericht zufolge haben 73 davon im Jahr 2023 unterm Strich fossile Brennstoffe mit einer Gesamtsumme von 956 Milliarden Dollar subventioniert. Dies ist der zweith&ouml;chste Subventionsbetrag der Geschichte &ndash; nur &uuml;berboten vom Vorjahreswert von 1,4 Billionen Dollar. Auch der Finanzsektor setzt wieder versch&auml;rft auf fossile Brennstoffe, die er im Jahr 2024 mit Krediten im Wert von 611 Milliarden Dollar unterst&uuml;tzte.
Gute Nachrichten f&uuml;r den Klimaschutz gibt es weniger. Immerhin wachsen die erneuerbaren Energien weiterhin, erh&ouml;hen ihren Marktanteil und werden dadurch auch preisg&uuml;nstiger. Die Welt schafft es aber trotzdem, zum Beispiel durch den exorbitanten Energiebedarf von KI-Anwendungen, die Kohlendioxidemissionen weiter in die H&ouml;he zu treiben. Der Lancet-Bericht lobt den globalen Gesundheitssektor f&uuml;r seine Anstrengungen zur Dekarbonisierung &ndash; denn dieser Sektor hatte aufgrund der Covid-19-Pandemie besonders viel CO2 ausgesto&szlig;en. Gelobt wird auch, dass zwei Drittel der Studierenden in medizinischen F&auml;chern inzwischen die gesundheitlichen Folgen der Klimakatastrophe auf ihrem Lehrplan finden. Der Bericht endet mit einem dringenden Aufruf zur Zusammenarbeit im Sinne des Schutzes von Klima, Umwelt und menschlicher Gesundheit.
<h2 type="main">Der Autor</h2>
Der promovierte Chemiker Michael Gro&szlig; arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://michaelgross.co.uk" target="_blank" rel="noopener">michaelgross.co.uk</a>
<ul class="references" cited="no" xml:id="nadc20264155588-bibl-0001">
<li xml:id="nadc20264155588-bib-0001">1 M. Romanello, M. Walawender, S.-C. Hsu et al., Lancet 2025, doi: <accessionid ref="info:doi/10.1016/S0140&ndash;6736(25)01919&ndash;1">10.1016/S0140&ndash;6736(25)01919&ndash;1</accessionid></li>
<li xml:id="nadc20264155588-bib-0002">2 Y. Gao, W. Huang, R. Xu et al., J. Hazard. Mater. 2023, 457, 131779</li>
<li xml:id="nadc20264155588-bib-0003">3 S. Pan, L. Gan, J. Jun et al., Sci. Total Environ. 2023, 875, 162614</li>
<li xml:id="nadc20264155588-bib-0004">4 H. Carle, D. Bauman, M. N. Evans et al., Nature 2025, 646, 611&ndash;618</li>
</ul>

Krankes Klima

Viele Menschen mögen alkoholische Getränke – das wird oft als kulturelles Phänomen betrachtet. Wie Untersuchungen zur Ernährung von Schimpansen allerdings nahelegen, nahm schon der gemeinsame Vorfahre von Mensch und Affe regelmäßig Ethanol zu sich.Der Mensch, so glaubten wir lange, sei die einzige Art, die Ethanol gezielt nutzt und genießt. Wenn diverse Tierarten versehentlich von gegorenen Früchten betrunken werden, dann galt das als lustige Anekdote, aber nicht als wissenschaftlich relevanter Teil ihrer Ernährung.Wie sich allerdings in den vergangenen Jahren erwies, konsumieren unter anderem die afrikanischen Menschenaffen (Unterfamilie Homininae) absichtlich gegorene Früchte mit signifikantem Ethanolgehalt und teilen diese mit ihrer Gruppe. Mit versteckten Kameras haben Anna Bowland von der Universität Exeter, Großbritannien, und Kolleg:innen gezeigt: Schimpansen, die nicht an Menschen gewöhnt sind – also natürliches Verhalten zeigen –, teilen die großen Früchte des Okwabaums (Treculia africana) und bevorzugen Früchte, die schon sichtbar angegoren sind.1)Die Forschenden bestimmten den Ethanolgehalt der Überreste mit einem Atemalkoholtestgerät. Demzufolge enthielten 90 Prozent der Früchte, welche die Schimpansen geteilt hatten, Ethanol in Konzentrationen zwischen 0,01 und 0,61 Volumenprozent. Da sich Schimpansen überwiegend von Früchten ernähren, können sich selbst geringe Anteile zu einem signifikanten Ethanolkonsum addieren.Aleksey Maro von der University of California in Berkeley und Kolleg:innen haben den Ethanolkonsum der Schimpansen quantifiziert.2) Sie bestimmten bei 20 Pflanzenarten, die auf dem Speiseplan der Schimpansen in der Elfenbeinküste stehen, wie viel Ethanol die reifen Früchte enthalten. Im Durchschnitt nehmen die Schimpansen mit den verzehrten Früchten rund 0,3 Gewichtsprozent Ethanol auf. Bei einem durchschnittlichen Verzehr von 4,5 kg dieser Früchte pro Tag kommen die Schimpansen bei einem Körpergewicht von 40 kg auf 14 g reinen Ethanol. Hochgerechnet auf einen Menschen von 80 kg (zum Beispiel den Autor) entspricht das 28 g Ethanol, also etwas mehr als die 24 g (0,24 L Wein mit 12 % oder 0,6 L Bier mit 5 %), die die gängigen Gesundheitsrichtlinien als risikoarmen Konsum erlauben.3)<h2 type="main">Eine alte Ethanoldehydrogenase</h2>Da sich dieser Ethanolkonsum der Schimpansen gleichmäßig über den Tag verteilt und die jeweils mit einer Mahlzeit aufgenommene Menge gering bleibt, kommt es normalerweise nicht zu Trunkenheit. Die 14 g Ethanol wollen allerdings abgebaut werden, und dabei hilft den Schimpansen eine Ethanoldehydrogenase vom Typ IV (ADH4), die ebenso wie das menschliche Enzym gegenüber dem bei Primaten üblichen Standard verbessert ist. ADH4 ist beim Menschen das erste Enzym, das mit aufgenommenem Ethanol in Berührung kommt. Dieses Enzym kommt in Zunge, Speiseröhre und Magen vor.4) Ursprünglich war es wahrscheinlich dazu da, komplexere Moleküle als Ethanol zu verarbeiten, die aber eine <link href="#nadc20254153847-fig-0001">Alkoholfunktion enthalten.<figure xml:id="nadc20254153847-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmimp04v5w0fg07t4ot29w3sf"><figcaption><label>Abb.1: </label>Ein Federschwanz-Spitzhörnchen (Ptilocercus lowii). Es nimmt beispielsweise fermentierten Nektar aus den Blüten der Bertam-Palme (Eugeissona tristis) zu sich, der bis zu 3,8 % Ethanol enthält. Bild: santiago silver / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Matthew Carrigan vom Santa Fe College, Gainesville, USA und Kolleg:innen untersuchten dieses Enzym in 18 Primatenarten.5) Bei den meisten lag eine Version vor, die beim Abbau von Ethanol aus der Nahrung nicht viel bewirkt. Allerdings kam es beim gemeinsamen Vorfahren von Menschen und afrikanischen Menschenaffen, also Gorillas und Schimpansen, vor etwa 10 Millionen Jahren zum Austausch einer einzelnen Aminosäure, der den Abbau von Ethanol um den Faktor 40 beschleunigte. Das verlieh unseren tierischen Vorfahren die Fähigkeit, aus dem Ethanol in den verzehrten Früchten Kalorien zu gewinnen.<h2 type="main">Ein altes Wort</h2>Um den tierischen Alkoholkonsum besser erforschen zu können, haben Nathaniel Dominy vom Dartmouth College in Hanover, USA, und Kolleg:innen einen neuen Begriff eingeführt: ‚Scrumping‘ vom mittelniederdeutschen Wort schrimpen, das mit der geschrumpften und verschrumpelten Erscheinung von vergammelnden Früchten zusammenhängt. Es bezeichnet das Fallobstessen von Tieren – diese Früchte enthalten mit höherer Wahrscheinlichkeit Ethanol als das frische Obst direkt vom Baum.6)Forschende unterscheiden in ihren Feldnotizen zur Ernährung von Affen oft nicht zwischen Früchten vom Boden oder vom Baum. Dominy und Kolleg:innen untersuchten deshalb die in der Literatur berichtete Höhe über dem Boden, in der die Frucht konsumiert wurde, im Vergleich zu der Höhe, in der sie normalerweise am Baum hängt. Wie sie herausfanden, sind die afrikanischen Menschenaffen dem Scrumping zugetan, während der in Südostasien beheimatete Orang-Utan das Fallobst eher verschmäht.<h2 type="main">Vergorenes verzehren</h2>Ist es sinnvoll, sich von Fallobst zu ernähren? Das ist für verschiedene Lebewesen gesondert zu beantworten. Daran hängt ein ganzes Netzwerk ökologischer Wechselwirkungen, wobei außer den Tieren auch die Pflanzen und die Gärungshefen ihre eigenen Interessen verfolgen.Bei Früchten mit harter Schale kann das Fruchtfleisch leichter zugänglich werden, wenn die Vergärung einsetzt. Der Geruch des erzeugten Ethanols kann auch als Signalstoff dienen und die Tiere zu Früchten mit hohem Zuckergehalt locken, was wiederum im Interesse der Pflanzen ist, da die Tiere ihre Samen verteilen.Wenn Affen sich von etwas ernähren, das auf dem Boden liegt, vermeiden sie zudem die Risiken und Energiekosten des Kletterns in schwindelnder Höhe. Zudem gehen sie der Konkurrenz der kleineren und agileren <link href="#nadc20254153847-fig-0002">Affenarten aus dem Weg, die grundsätzlich nur vom Baum essen.<figure xml:id="nadc20254153847-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmimp068txlcf07tjw5xrb9yk"><figcaption><label>Abb.2: </label>Ein Schwarzhand-Klammeraffe (Ateles geoffroyi). Er ernährt sich beispielsweise von den Früchten der Gelben Mombinpflaume (Spondias mombin). Sie enthalten zwischen 1 % und 2,5 % Ethanol. Bild: David / Adobe Stock</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Ursprung der Gärung</h2>Hefen produzieren in gärenden Früchten seit mehr als 100 Millionen Jahren Ethanol. Es begann damit, dass aus Blütenpflanzen zuckerhaltige Früchte entstanden. Wie Anna Bowland und Kolleg:innen in einem Review darlegen, konkurrierten dann Hefen und Bakterien, die beide an diesen Kohlenhydraten interessiert sind. Unter günstigen Bedingungen vermehren sich Bakterien schneller und verdrängen die Hefen. Wahrscheinlich entwickelten Hefen deshalb die alkoholische Gärung. Mit dieser verzichteten sie zwar zunächst auf einen großen Teil der Energie, die sie im Prinzip aus dem Kohlenhydratabbau gewinnen könnten. Dafür tötet das entstehende Ethanol die Bakterien ab. Und sind diese erst einmal aus dem Weg, können die Hefen den Alkohol immer noch selbst abbauen und daraus weitere Energie gewinnen.Die alkoholische Duftfahne deutet nicht nur auf eine zuckerreiche Nahrungsquelle hin, sondern auch darauf, dass diese vermutlich nicht durch Bakterienbefall verdorben ist. Und die Pflanze hat ein Interesse daran, tierische Konsumenten anzulocken und Bakterien zu bekämpfen, wird also die Hefen in vielen Fällen tolerieren.300 000 Arten von Blütenpflanzen weltweit produzieren Früchte und Nektar, aus denen Hefen Alkohol erzeugen könnten. Obwohl dies noch nicht global und flächendeckend untersucht ist, sind Spuren von Ethanol nahezu in allen Ökosystemen entdeckt worden – am häufigsten in den Tropen. Julia Casorso von der Universität Calgary in Kanada und Kolleg:innen zufolge enthalten in Costa Rica 29 von 37 Pflanzenarten, deren <link href="#nadc20254153847-fig-0003">Früchte von Tieren verzehrt werden, Ethanol.7)<figure xml:id="nadc20254153847-fig-0003"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmimp07m7xld707tjdxcl9ubr"><figcaption><label>Abb.3: </label>Essigfliegen (Drosophila melanogaster) brüten bevorzugt auf fermentierten Früchten – eine Ethanolkonzentration von 4 % erhöht die Fitness der Larven, haben Laborversuche ergeben.4) Bild: MrEkaphol / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Wie Bowland et al. in ihrem Review darlegen, gibt es vermutlich außer den Menschenaffen etliche andere Tierarten, die Ethanol als Teil ihrer Ernährung verwerten könnten. Von diesen sind erst wenige bekannt. Unter Primaten gibt es zwei Beispiele: das Fingertier (Aye-Aye; Daubentonia madagascariensis) und den Sunda-Plumplori (Nycticebus coucang). Sie ernähren sich von Nektar und bevorzugen in Verhaltensexperimenten alkoholische Getränke gegenüber alkoholfreien – wahrscheinlich, weil der Geruch des Alkohols den Weg zu besonders kohlenhydratreichen Nektarquellen weist.Der Campbell-Zwerghamster (Phodopus campbelli) hat eine auffällige Ethanolresistenz entwickelt, was im Zusammenhang mit dem sprichwörtlichen Hamstern von Nahrung durchaus vorteilhaft ist, da der Ethanol diese vor bakteriellem Verderben schützt.<h2 type="main">Nachweis in Federn</h2>In der lückenhaften Forschung zum Ethanolkonsum von Tieren spielen <link href="#nadc20254153847-fig-0004">Vögel eine herausragende Rolle, da jegliche Trunkenheit im Flug gefährliche und auch leicht zu beobachtende Folgen haben kann. Bowland und Kolleg:innen zitieren mehrere Studien zu Ethanol im Luftverkehr bei Zedernseidenschwanz (Bombycilla cedrorum), Seidenschwanz (B. garrulus) und Hakengimpel (Pinicola enucleator).<figure xml:id="nadc20254153847-fig-0004"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmimp08y3xlel07tjpzwwx50d"><figcaption><label>Abb.4: </label>Ein Seidenschwanz (Bombycilla garrulus) isst Ebereschenbeeren (Sorbus aucuparia), die bis zu 0,3 % Ethanol enthalten.4) Bild: Antti / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Ein methodologischer Fortschritt könnte jetzt einen Weg öffnen, den Ethanolkonsum von Vögeln systematisch zu analysieren. So kommt der vom Ethanol abgeleitete Sekundärmetabolit Ethylglucuronid bei menschlichen Geweben etwa in der Forensik routinemäßig zum Einsatz; Cynthia Wang-Claypool von der University of California in Berkeley, USA und Kolleg:innen zufolge lässt sich damit aber auch in Vogelfedern verschiedener Arten Ethanolkonsum nachweisen.8)Sie untersuchten vor allem den Ethanolkonsum von Kolibris, die sich von Nektar ernähren, aber auch anderer Vogelarten mit diversen Nahrungsquellen. Insgesamt wiesen die Forschenden bei 40 von 64 Vögeln Ethanolkonsum nach. Außer zwei Kolibri-Arten testeten sie auch zwei Arten körnerfressender Vögel positiv, mehrere Arten, die sich von wirbellosen Beutetieren wie Würmern und Insekten ernähren, sowie einen Raubvogel.<h2 type="main">Der Autor</h2>Der promovierte Chemiker Michael Groß arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://michaelgross.co.uk" target="_blank">michaelgross.co.uk</a><ul class="references" cited="no" style="numbered" xml:id="nadc20254153847-bibl-0001"><li xml:id="nadc20254153847-bib-0001">1 A. C. Bowland, E. Bersacola, M. Ramon et al., Curr. Biol. 2025, 35, R279-R280</li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0002">2 A. Maro, A. A. Sandel, B. Z. A. Blaiore et al., Sci. Adv. 2025, 11, doi: <accessionid ref="info:doi/10.1126/sciadv.adw1665">10.1126/sciadv.adw1665</accessionid></li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0003">3 <url href="https://www.gesundheitsinformation.de/ab-wann-ist-alkohol-schaedlich.html"><a href="https://gesundheitsinformation.de/ab-wann-ist-alkohol-schaedlich.html" target="_blank">gesundheitsinformation.de/ab-wann-ist-alkohol-schaedlich.html</a></url></li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0004">4 A. C. Bowland, A. D. Melin, D. J. Hosken et al., Trends. Ecol. Evol. 2025, 40, 67–79</li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0005">5 M. A. Carrigan , O. Uryasev, C.B. Frye et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 458–463</li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0006">6 N. J. Dominy, L. D Fannin, E. R. Vogel et al., BioScience 2025, biaf102</li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0007">7 J. G. Casorso, A. N. DePasquale, S. R. Morales et al., Proc. Biol. Sci. 2023, 290, 20230804</li><li xml:id="nadc20254153847-bib-0008">8 C. Y. Wang-Claypool, A. Corl, J. Jones et al., Ecol. Evol. Physiol. 2025, 98, 70–82</li></ul>

Tierischer Alkoholkonsum

Wie ist das vom Mensch eingetragene CO2 global im Meerwasser verteilt? Eine Untersuchung legt nahe: Die Versauerung der Meere hat die Belastungsgrenzen unseres Planeten überschritten. Dies ist der siebte von neun globalen Problembereichen, bei dem wir über unseren Möglichkeiten leben.Die <link href="#nadc20254153618-fig-0001">Ozeane mildern die Klimakatastrophe, indem sie etwa ein Viertel unserer CO2-Emissionen schlucken. Das ist gut für das Klima auf dem Land, aber schlecht für das Leben im Wasser: Das zusätzliche Kohlendioxid macht das Meerwasser saurer. Dadurch verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen Hydrogencarbonat und Carbonat zu Ungunsten der Carbonationen, aus denen viele Meeresorganismen ihre Schalen oder sonstigen harten Körperteile bilden. Deshalb gilt die Versauerung der Meere als eine der neun Krisen in den Erdsystemen, für die Forschende des Stockholm Resilience Centre planetare Grenzwerte vorgeschlagen haben.1) Nach einer neuen Bewertung aus diesem Jahr hat der Meeres-pH-Wert die sichere Zone bereits verlassen und damit als siebter der neun Parameter den Grenzwert überschritten.2)<figure xml:id="nadc20254153618-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmg61n87293pp07rsq8lb9gea"><figcaption><label>Abb.1: </label>Durch den veränderten pH-Wert des Wassers haben schon jetzt viele Tierarten Probleme mit der Biomineralisation. Bild: YustynaOlha / Adobe Stock</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Über Grenzen hinaus</h2>Als überschritten gelten bereits: Klimaerwärmung, Biodiversitätsverlust, biogeochemische Kreisläufe (Phosphor und Stickstoff), Landnutzung, Einbringung neuartiger Substanzen (praktisch alle industriell hergestellten Chemikalien sowie Materialien wie Asbest oder Mikroplastik) und Belastung der Süßwassersysteme.3) Als siebter Grenzübertritt kommt jetzt die Versauerung der Meere hinzu.Verbessert hat die internationale Gemeinschaft lediglich einen der neun Parameter, nämlich die Gefährdung der Ozonschicht durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Dafür haben das Montrealer Protokoll und das weitgehende Verbot dieser Substanzen gesorgt. Im grünen Bereich ist zudem bisher noch die Belastung der Atmosphäre mit Aerosolen.In der ursprünglichen Definition der neun Grenzwerte hieß es für die Versauerung der Meere: Die Carbonatsättigung des Wassers an der Oberfläche, bezogen auf die Löslichkeit des Minerals Aragonit (CaCO3), sollte sich um maximal 20 % reduzieren. Diese Definition wird allerdings den Problemen rund um die Kohlendioxidaufnahme der Meere nicht gerecht. Denn diese dringt auch in die Tiefe vor, und die Auswirkungen variieren je nach Breitengrad: Aufgrund der höheren Löslichkeit von CO2 bei niedrigeren Temperaturen ist der pH-Wert und damit die Sättigung mit Carbonationen in den höheren Breitengraden geringer als in den Tropen, und die dort lebenden Arten sind bereits daran angepasst. Zusätzlich verkomplizieren Meeresströmungen und Süßwasserzuflüsse und die von ihnen transportierten Mineralien die Situation.<h2 type="main">Probleme mit der Biomineralisation</h2>Helen Findlay vom Plymouth Marine Laboratory in Großbritannien und Mitarbeiter:innen sagen: Die Situation muss detaillierter analysiert werden. Denn unter der ursprünglichen, noch unterschrittenen Grenze haben schon jetzt etliche Tierarten säurebedingte Schwierigkeiten mit ihrer Biomineralisation. Das gilt beispielsweise für winzige Flügelschnecken (Thecosomata), Seeigel, Korallen, und Krabbenlarven.2)Wollte man eine einzige Zahl als Grenze festsetzen, die alle diese Tierarten schützen würde, so müsste der Grenzwert bei 10 % reduzierter Sättigung liegen.2) Dieser Wert ist allerdings schon in den 1980er Jahren in vielen Gebieten und seit Anfang des neuen Jahrhunderts global überschritten.Damit, wie die Versauerung des Meerwassers in die Tiefe vordringt, haben sich Jens Müller und Nicolas Gruber von der ETH Zürich befasst. Sie rekonstruierten, wie sich der pH-Wert in den 100 Metern unter der Oberfläche zwischen den Jahren 1800 und 2014 verändert hat.4)Den Autoren zufolge dringt die Versauerung immer weiter in die Tiefe vor, und dieser Trend wird sich voraussichtlich auch noch fortsetzen, wenn der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre seinen Höhepunkt überschritten hat.Ein weiteres globales Problem für das Überleben der Meeresorganismen ist Sauerstoffmangel. Kevin Rose vom Rensselaer Polytechnic Institute in Troy in den USA und Kolleg:innen haben vor kurzem vorgeschlagen, diesen Parameter als eigene planetare Grenze zu betrachten.5) Sie warnen, dass sich das Volumen des unzureichend mit Sauerstoff versorgten Meerwassers seit 1960 vervierfacht habe. Aus der Erdgeschichte wissen wir, dass Sauerstoffmangel zu Massensterben beitragen kann. Einen Vorgeschmack dessen, was möglicherweise wieder auf uns zukommt, bieten die regionalen Fälle der Eutrophierung von Gewässern, wenn also die Überdüngung dazu führt, dass sich Algen und Bakterien vermehren, bis sie allen Sauerstoff aufgebraucht haben. Darüber hinaus, schreiben die Autor:innen, kann der Sauerstoffmangel auch mehrere andere Erdzyklen negativ beeinflussen, würde sich also in das Netzwerk der planetaren Grenzen einfügen.<h2 type="main">pH-Schocks der Vergangenheit</h2>Versauerung der Meere wird auch mit mehreren der großen Massensterben der Erdgeschichte in Verbindung gebracht. Allerdings ist es schwierig, Werte zu messen, die direkt auf die Entwicklung des pH-Werts in weit zurückliegenden Zeiten schließen lassen. Eine Methode nutzt Bor. Es liegt in den Ozeanen gering konzentriert in zwei stabilen Isotopen vor: 80 % 11B und 20 % 10B. Da es ein leichtes Element ist, verändert der Massenunterschied zwischen benachbarten Isotopen (10 %) die Chemie. Deshalb unterscheiden sich unterschiedliche Bor-Verbindungen in ihrer Isotopenzusammensetzung: 11B bevorzugt dreibindige Verbindungen, wie in B(OH)3, 10B vierbindige. Die natürliche Abweichung von der durchschnittlichen Isotopenzusammensetzung kann zwischen –3 und +5 % betragen (bezogen auf 11B/10B = 4,04367).6)Beim pH-Wert des Meerwassers besteht ein Gleichgewicht zwischen Borat B(OH)4– und Borsäure B(OH)3, mit einem pK-Wert nahe am typischen Meerwasser-pH-Wert (ca. 8,2). Im Gleichgewicht zwischen Borat und Borsäure reichert sich das eine Isotop mehr in der einen Verbindung an und das andere mehr in der anderen. Da also beide Verbindungen verschiedene Isotope präferieren und Borat in geringen Mengen in biologisch erzeugten Carbonaten eingelagert wird, lässt sich aus diesen der pH-Wert des Meerwassers ableiten, in dem die Tiere gelebt haben.Wie Molly Trudgill von der Universität St. Andrews in Schottland und Mitarbeiter:innen nun mit dieser Methode gezeigt haben, war auch das Massensterben, das den Übergang vom Trias zum Jura definiert (vor 201 Mio. Jahren), von einem Sinken des Meeres-pH-Werts begleitet.7) Dieser Säureschock war demnach ausgeprägt genug, um das Aussterben zahlreicher Arten mit Kalkschalen zu erklären.Am Ende des Trias war das Meerwasser leicht alkalisch, ebenso wie heute (pH 8,2). Auch damals absorbierten die Ozeane große Mengen Kohlendioxid, da sich die Konzentration des Treibhausgases in der Atmosphäre rasch verdoppelt hatte. Weiteren Isotopenuntersuchungen von Trudgill et al. zufolge stammte der überschüssige Kohlenstoff aus dem Erdmantel – er war also durch extreme vulkanische Aktivität in Verbindung mit dem Zerbrechen des Superkontinents Pangaea in die Atmosphäre gelangt.Verglichen mit den heutigen, von Menschen verursachten Veränderungen von Atmosphäre und Meerwasser sind diese urzeitlichen Verschiebungen von ähnlichem Ausmaß. Sie erfolgten schnell nach geologischen Zeitvorstellungen – innerhalb von etwa 100 000 Jahren –, aber bei weitem nicht so schnell wie heute.Mit der Erkenntnis, dass das Massensterben vor 201 Mio. Jahren mit einer Versauerung der Meere zusammenhing, lassen sich drei der großen fünf Massensterben der letzten 500 Mio. Jahre mit einem sinkenden Meerwasser-pH-Wert in Verbindung bringen. Dazu gehören auch das Perm-Trias-Massensterben (vor 252 Mio. Jahren) und das uns am nächsten liegende am Ende der Kreidezeit vor 66 Mio. Jahren, das unter anderem die Dinosaurier (mit Ausnahme der Vögel) auslöschte.<h2 type="main">Schneller Wandel</h2>Das Meerwasser wurde nach dem Massensterben am Trias-Jura-Übergang relativ rasch wieder alkalisch, zumindest nach geologischen Zeitvorstellungen: Es brauchte nur einige hunderttausend Jahr. Sowohl geologische als auch biologische Rückkopplungen hatten einen Effekt – zum Beispiel die verstärkte Sequestrierung von Kohlenstoff dadurch, dass massenhaft abgestorbene Meereslebewesen unter sauerstoffarmem Wasser auf dem Meeresboden landen und nicht in die Nahrungskette zurückkehren, oder das Wiedererstarken des biologischen Kohlenstoffkreislaufs durch die Chancen, die sich für Arten ergeben, welche die freigewordenen ökologischen Nischen besetzen. Zu den Nutznießern zählten neuartige Organismen, die ihre Schalen aus Silicat statt aus Carbonat bilden: die Kieselalgen.Der nächste pH-Schock folgte allerdings weniger als 20 Mio. Jahre später. Zu Beginn des Toarcium vor 183 Mio. Jahren gab es in den Ozeanen Sauerstoffmangel, und etliche Meeresbewohner starben. Dieses Ereignis zählt zwar nicht zu den großen Massensterben, wurde aber offenbar wie diese von einer Versauerung der Meere begleitet. Dies haben Simone Kasemann von der Universität Bremen und Mitarbeitende jetzt ebenfalls mit Bor-Isotopen bestätigt.8) Sie fanden das Isotopensignal zwar nicht in versteinerten Muscheln und Armfüßern (Brachiopoda), wiesen es aber in versteinertem Kalkschlamm (Mikrit) nach. Die untersuchten Tierarten konnten die pH-Wert-Verschiebung anscheinend abpuffern und eignen sich deshalb nicht, den pH-Wert zu ermitteln.<h2 type="main">Saure Zeiten</h2>In der gegenwärtigen Biodiversitätskrise, die einige Fachleute als sechstes Massensterben einordnen, sind viele Meeresorganismen vom Aussterben bedroht. Das liegt oft an mehreren Faktoren. Korallenriffen schaden zum Beispiel sowohl die Erwärmung als auch die Versauerung der Meere. Es gibt schon Strategien, um die Korallen gegen den Hitzestress resistent zu machen. Doch gegen die Löslichkeit von Carbonaten ist nichts auszurichten, außer weniger CO2 auszustoßen.Zu den weniger bekannten Opfern der Versauerung zählen Seeigel, deren Stacheln aus Carbonat bestehen, sowie mikroskopische Organismen wie Haptophyta (komplexe einzellige Algen) und Foraminiferen (Protisten). Sonia Chaabane von der Universität Aix-Marseille und Mitarbeiter:innen haben vor kurzem die Migration planktonischer Foraminiferen über die letzten 100 Jahre beschrieben.9) Diese Organismen können sowohl zu höheren Breitengraden als auch in bis zu 100 Meter tiefes Wasser vordringen, um den Gefahren von Erwärmung und Versauerung aus dem Weg zu gehen. Doch wie die Analyse ergab, genügt diese Ausweichbewegung inzwischen nicht mehr, um die historische Biodiversität der Foraminiferen zu bewahren.Gerade diese Kleinstorganismen, die bei Naturschutzbemühungen oft übersehen werden, haben wichtige und grundlegende Funktionen in marinen Ökosystemen – sie entnehmen ihren Kohlenstoff dem Meer und ziehen ihn bestenfalls als Sediment auf längere Zeit aus dem Verkehr. Wenn diese Organismen sich buchstäblich in Säure auflösen, kommt es in den Meeren zu einem weiteren Massensterben.<h2 type="main">Der Autor</h2>Der promovierte Chemiker Michael Groß arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://michaelgross.co.uk" target="_blank">michaelgross.co.uk</a><ul class="references" cited="no" style="numbered" xml:id="nadc20254153618-bibl-0001"><li xml:id="nadc20254153618-bib-0001">1 J. Rockström, W. Steffen, K. Noone, Nature 2009, 461, 472</li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0002">2 H. Findlay, R. A. Feely, L.-Q. Jiang et al., Glob. Change Biol. 2025, 31, e70238; doi: <accessionid ref="info:doi/10.1111/gcb.70238">10.1111/gcb.70238</accessionid></li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0003">3 K. Richardson, W. Steffen, W. Lucht, Sci. Adv. 2023, 9, adh2458</li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0004">4 J. D. Müller, N. Gruber, Sci. Adv. 2024, 10, eado3103</li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0005">5 K. C. Rose, E. M. Ferrer, S. R. Carpenter et al., Nat. Ecol. Evol. 2024, 8, 1400–1406; doi: <accessionid ref="info:doi/10.1038/s41559–024–02448-y">10.1038/s41559–024–02448-y</accessionid></li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0006">6 G. L. Foster, J. W. B. Rae, Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2016, 44, 207</li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0007">7 M. Trudgill, J. W. B. Rae, R. Whiteford et al., Nat. Commun. 2025, 16, 6471</li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0008">8 S. A. Kasemann, T. Klein, R. A. Boyle et al., Commun. Earth &amp; Environ. 2025, 6, 533</li><li xml:id="nadc20254153618-bib-0009">9 S. Chaabane, T. de Garidel-Thoron, J. Meilland, Nature 2024, 636, 390–396</li></ul>

Die Ozeane versauern

DNA-Funde aus Höhlen und Isotopenanalysen in Tropfsteinen berichten von einer Zeit, als die Sahara keine Wüste war.Wir kennen den Streifen von <link href="#nadc20254151808-fig-0001">Marokko bis Ägypten als erbarmungslose Sandwüste, in der nur wenige Oasen das Überleben ermöglichen. Doch in der Jungsteinzeit war dort eine Savanne, in der Menschen lebten und Tiere hielten. Genomanalysen haben jetzt erste Einblicke in diese Epoche der grünen Sahara ergeben.<figure xml:id="nadc20254151808-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmcilto5txnby07upq11zqozc"><figcaption><label>Abb.1: </label>So ähnlich könnte es in der Sahara mal ausgesehen haben. Bild: apinz / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Ein wichtiges Fenster in die Vergangenheit der Sahara bietet die Takarkori-Höhle in der Nähe der Oasenstadt Ghat im Südwesten Libyens. Wie Sedimentschichten auf dem Boden der Höhle belegen, lebten dort vor etwa 10 170 bis 4650 Jahren Menschen. Die Höhle enthält etliche Reste von Körben und Textilien sowie Tonscherben, an denen Überbleibsel zubereiteter Pflanzen haften.<h2 type="main">Genomanalysen</h2>Tief im Inneren der Höhle befindet sich ein Gräberfeld, wo mindestens 15 Frauen und Kinder bestattet wurden. Aus den mumifizierten Leichen zweier Frauen, die vor etwa 7000 Jahren beigesetzt wurden, ließ sich DNA isolieren. Die Proben sind zu stark verunreinigt, um das gesamte Genom zu sequenzieren. Aber die Arbeitsgruppe von Johannes Krause am Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie (EVA) in Leipzig hat eine genomweite Analyse vorgenommen und damit die Herkunft dieser Höhlen-Bewohnerinnen geklärt:1) Dazu untersuchten sie die SNPs (single nucleotide polymorphisms), also die Buchstaben im Genom, durch die sich Individuen einer Bevölkerung unterscheiden. Da die extremen Temperaturwechsel in der Sahara für die Erhaltung von DNA sehr ungünstig sind, handelt es sich hier um die ersten genomweiten Daten alter DNA aus der Sahara überhaupt. Die Frauen lebten in der Epoche der pastoralen Viehwirtschaft in dieser Gegend (vor 8300 – 4200 Jahren), also vermutlich als Teil einer Hirtengruppe.Den Ergebnissen zufolge hatte diese Bevölkerung kaum Kontakte mit den jungsteinzeitlichen, auch Ackerbau betreibenden Gruppen, die sich zu jener Zeit aus dem Nahen Osten nach Europa ausbreiteten. Die Takarkori-Frauen-DNA zeigt eine Abstammungslinie, die sich von den Afrikaner:innen südlich der Sahara etwa zu derselben Zeit abspaltete, als auch die Vorfahren aller heutigen Nicht-Afrikaner:innen ihre Out-of-Africa-Migration begannen – also vor mindestens 50 000 Jahren.Dass sie seitdem nur geringstfügigen genetischen Kontakt mit der nach Eurasien expandierenden Bevölkerung hatten, erkannten die Leipziger Forscher:innen an dem Gehalt der Neandertaler-SNPs. Wie frühere Arbeiten von Krause, Svante Pääbo und anderen gezeigt hatten, vermischten sich die zukünftigen Eurasier bei der Auswanderung aus Afrika mit den bereits früher ausgewanderten Neandertalern. Deshalb tragen heute alle Menschen, die keine neuzeitlichen afrikanischen Vorfahren haben, etwa 2 Prozent Neandertaler-SNPs im Genom.2)<h2 type="main">Verwandtschaftsverhältnisse</h2>Bei den Takarkori-Frauen betrug der Neandertaler-Anteil nur 0,15 Prozent, also über zehnmal weniger als etwa bei jungsteinzeitlichen Menschen aus dem Nahen Osten, allerdings noch etwas mehr als bei den afrikanischen Völkern südlich der Sahara. Dieser winzige Beitrag an Neandertaler-DNA stammt aus einer Vermischung, die so weit in der Vergangenheit liegt, dass die Forschenden sie nicht genauer identifizieren konnten.Die nächsten Verwandten dieser Frauen unter bekannten DNA-Funden stammen von Jägern und Sammlern aus der Taforalt-Höhle in Marokko. Deren Genome, im Licht der neuen Daten aus Libyen betrachtet, sind eine Mischung aus 40 Prozent Takarkori-DNA und 60 Prozent DNA aus dem Nahen Osten.Aus der genetischen Isolation der Takarkori-Frauen schließen die Forscher:innen: Die Lebensweise des Pastoralismus muss durch kulturelle Weitergabe in die Sahara gelangt sein und nicht durch Migration. Trotz des milderen Klimas scheint die Gegend eine geografische Barriere zwischen dem Mittelmeerraum und dem mittleren Afrika gebildet zu haben.<h2 type="main">Fische in der Sahara</h2>In früheren Studien der Takarkori-Höhle hatten Wim van Neer vom Königlich-Belgischen Institut für Naturwissenschaften in Brüssel und Savino di Lernia von der Sapienza-Universität in Rom bereits einen Einblick gegeben, welche Tiere in der Höhle auf dem Speiseplan standen. Von mehr als 17 500 Überresten von Tieren wurden knapp 80 Prozent Fischen zugeordnet, 19 Prozent Säugetieren, 1,1 Prozent Vögeln und 0,2 Prozent Reptilien.3)Die zeitliche Einordnung der Bodenschichten ermöglichte es den Autor:innen, langfristige Veränderungen zu entdecken. So nahm der Anteil der Fische gegen Ende der grünen Epoche der Sahara ab, da der Landstrich langsam austrocknete. Unter den Fischen hielten sich die Kiemensackwelse (Familie Clariidae) länger, die Luft atmen sowie in warmen und sauerstoffarmen Gewässern besser überleben können. Auch die Größe der Fische scheint die graduelle Austrocknung zu reflektieren.Überreste von Säugetieren hingegen gibt es im Lauf der Zeit immer mehr, insbesondere auch die von domestizierten Schafen, Ziegen und Rindern, die erstmals vor 8300 bis 7600 Jahren auftauchen.<h2 type="main">Klimaarchive im Tropfstein</h2>Außer den Fischgräten künden auch Tropfsteine in Höhlen von der feuchten Vergangenheit der heutigen Sandwüsten. Die grüne Sahara dehnte sich im Osten auf die Arabische Halbinsel aus. Dort untersuchten Monika Markowska vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz und Kolleg:innen Stalagmiten und Stalaktiten aus sieben Höhlen in Saudi-Arabien als Klimaarchive. Dabei fanden sie mehrere grüne Phasen, die sich über die letzten acht Millionen Jahre verteilten.4) Einige dieser Phasen haben vermutlich auch die Ausbreitung der Neandertaler und später moderner Menschen sowie auch diverser Tierarten nach Eurasien ermöglicht. Eine Feuchtzeit war zum Beispiel vor etwa zwei Millionen Jahren, was zu den frühesten Hominiden-Funden in Asien passt – sie erklären, wie sich frühere Hominiden-Populationen aus dem tropischen Afrika bis nach Asien ausbreiten konnten.Die Forscher:innen bestimmten radiometrisch den Uranzerfall, um die Schichten der Kalkablagerungen zu datieren, und analysierten Isotope von Wasser- und Sauerstoff in eingeschlossenen Wassertröpfchen, um die geografische Herkunft des Regens festzustellen. Wie die Isotopenanalyse zeigte, war der Regen meist ein Monsunregen aus südlicheren Gebieten.Der langfristige Trend über die letzten acht Millionen Jahre: Die Arabische Halbinsel wurde immer trockener, sodass die begrenzten feuchten Episoden immer wichtiger wurden, damit sich Menschen und Tiere zwischen Afrika und Asien ausbreiten konnten.Ähnliche Untersuchungen an Stalagmiten in Höhlen im Süden Marokkos haben weitere Einzelheiten über die jüngste grüne Periode der Sahara geliefert. Hamish Couper von der Universität Oxford und Kolleg:innen untersuchten Sauerstoffisotope aus dem Calciumcarbonat der Stalagmiten, um zu ermitteln, wo das Regenwasser herkam, das diese Tropfsteine wachsen ließ.5) Normalerweise wird die grüne Sahara einer Nordwanderung der Monsunzone zugeschrieben, doch der Isotopenanalyse der Tropfsteine zufolge gab es auch noch dann ungewöhnlich viel Regen, nachdem sich der Monsunregen am Südhang des Atlasgebirges zurückgezogen hatte. Diesen Regen schreiben die Forscher:innen einem anderen Effekt zu: den atmosphärischen Flüssen, also relativ schmalen Luftströmungen mit hohem Wasserdampfgehalt. Der aus dem Atlasgebirge ablaufende Regen hat offenbar die Sahara noch länger in ihrem grünen Zustand bewahrt, als sich durch die Monsunverschiebung allein erklären ließe.Das Kommen und Gehen der großen Wüsten auf unserem Planeten ist ein wichtiger Faktor in der Frühgeschichte der Menschheit. Ein tieferes Verständnis dieser Veränderungen hilft uns zudem, die nahe Zukunft besser zu verstehen, da auch die heutige Klimakatastrophe zur Austrocknung großer Gebiete führen kann. Derzeit ist zum Beispiel das Kaspische Meer akut von der weitgehenden Austrocknung bedroht, wie Rebecca Court von der Universität Leeds (Großbritannien) und Kolleg:innen warnen,6) und die umliegende Region könnte sich zu einer neuen Wüste entwickeln.<h2 type="main">Der Autor</h2>Der promovierte Chemiker Michael Groß arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://michaelgross.co.uk" target="_blank">michaelgross.co.uk</a><ul class="references" cited="no" style="numbered" xml:id="nadc20254151808-bibl-0001"><li xml:id="nadc20254151808-bib-0001">1 N. Salem, M. S. van de Loosdrecht, A. P. Sumer et al., Nature 2025, 641, 144–150</li><li xml:id="nadc20254151808-bib-0002">2 M. Groß, Nachr. Chem. 2022, 70(12), 68–70</li><li xml:id="nadc20254151808-bib-0003">3 W. Van Neer, F. Alhaique, W. Wouters et al., Plos ONE 2020, 15, e0228588</li><li xml:id="nadc20254151808-bib-0004">4 M. Markowska, H. B. Vonhof, H. S. Groucutt et al., Nature 2025, 640, 954–961</li><li xml:id="nadc20254151808-bib-0005">5 H. O. Couper, C. C. Day, J. J. Barrott et al., Earth Planet. Sci. 2025, 652, 119195</li><li xml:id="nadc20254151808-bib-0006">6 R. Court, M. Lattuada, N. Shumeyko et al., Nat. Commun. Earth Environ. 2025, 6, 261</li></ul>

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