Worum geht’s? Das Projekt „RAISE“ in Kürze

Das Projekt verfolgt das Ziel, ein globales Überwachungssystem zu entwerfen, das Veränderungen in der Atmosphäre durch menschliche Weltraumaktivitäten erfasst. Zu diesem Zweck entwickeln die Projektpartner vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität Rostock (IAP) und der Universität Stuttgart ein neuartiges Mehrfarben-Lidar-System, das es ermöglicht, Rückstände von Satelliten zu identifizieren und zu quantifizieren. Ergänzend wird das Team Experimente durchführen, um Verbrennungsprozesse von Raumfahrtobjekten besser zu verstehen.

Warum ist das wichtig? Probleme, die das Projekt lösen will

Die Anzahl der Satelliten nimmt stetig zu. Am Ende ihrer Lebensdauer müssen diese sicher aus der Umlaufbahn entfernt werden – üblicherweise durch kontrolliertes Verglühen in der Atmosphäre. Dieses Verfahren birgt jedoch ein erhebliches Risiko: Die dabei freigesetzten Materialien können Atmosphäre kontaminieren. Besonders Leichtmetalle wie Lithium, die in der Raumfahrt genutzt werden, beeinflussen die Luftchemie durch ihre globale Zirkulation. Da in den nächsten ein bis zwei Dekaden potenziell so viel Satellitenmaterial in die Atmosphäre gelangen könnte wie natürlich auftretender kosmischer Staub, ist es entscheidend, zu verstehen, wie diese Materialien sich auf die Luftchemie auswirken. Insgesamt will das Forschungsprojekt die Notwendigkeit nachhaltiger Praktiken in der wachsenden Weltraumindustrie unterstreichen.

Das sagt der Projektleiter Prof. Dr. Gerd Baumgarten vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität Rostock (IAP):

"Das Projektteam ist sehr gespannt darauf, die Vorgänge an der Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum zu beleuchten und zu einer nachhaltigen Nutzung des erdnahen Weltraums beizutragen."

Wer ist dabei? Die beteiligten Partner

Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität Rostock (IAP)

Universität Stuttgart

Hintergrund: Der Leibniz-Wettbewerb

Das Projekt „RAISE“ wird im Rahmen des Leibniz-Wettbewerbs für den Zeitraum von drei Jahren gefördert. Der Wettbewerb unterstützt die Erreichung der strategischen Ziele der Leibniz-Gemeinschaft im Rahmen des Paktes für Forschung und Innovation. Die Projektbewilligungen ermöglichen Forschung auf höchstem Niveau. Insgesamt fördert die Leibniz-Gemeinschaft in der Runde 2026 30 Vorhaben.

Weitere Informationen zum Leibniz-Wettbewerb

Projektdatenbank des Leibniz-Wettbewerbs

Politik und Wirtschaft diskutieren derzeit über eine Vertiefung von Fahrrinnen, damit Binnenschiffe auch bei niedrigen Wasserständen möglichst uneingeschränkt und sicher fahren können. Aus wissenschaftlicher Sicht greift dieser Ansatz zu kurz. „Wir müssen uns stärker an das vorhandene Wasserdargebot anpassen, statt die Flüsse immer weiter an unsere Nutzungsansprüche anzupassen“, sagt IGB-Forscher Dr. Christian Wolter. Punktuelle Eingriffe zur Beseitigung einzelner Engstellen können zwar sinnvoll sein, eine weitere systematische Vertiefung der Flüsse ist jedoch keine nachhaltige Antwort auf häufiger auftretendes Niedrigwasser.

Flüsse wurden für die Nutzung verändert – mit Folgen für den Wasserhaushalt

Viele deutsche Flüsse wurden seit dem 19. Jahrhundert begradigt, verkürzt, befestigt und ihre Funktion als Wasserstraßen gefördert. Durchschnittlich verloren die Flüsse dadurch 20 Prozent ihrer Fließwege; das Wasser fließt dadurch schneller ab. Befestigte Ufer verhindern zudem, dass sich Flüsse seitlich ausbreiten können; stattdessen tieft sich ihre Sohle um mehrere Meter ein. Das trägt bei Niedrigwasser dazu bei, dass auch angrenzende Landschaften stärker entwässert werden.

Gleichzeitig sind natürliche Wasserspeicher wie Auen, Feuchtgebiete und Moorlandschaften fast überall verschwunden. „Das alles hat dazu beigetragen, dass uns die Folgen des Klimawandels heute so hart treffen“, warnt Wolter. „Wir wissen seit Jahrzehnten, dass wir Wasser stärker in der Landschaft zurückhalten müssen. Angesichts zunehmender Trockenheit wird es immer dringlicher, diese Erkenntnis auch umzusetzen.“

Mehr Wasser in der Landschaft halten

Die Niedrigwasserproblematik lässt sich nicht allein über die jährliche Niederschlagsmenge erklären. Entscheidend ist auch deren jahreszeitliche Verteilung. Künftig fällt mehr Niederschlag in den Wintermonaten; während die Sommermonate trockener werden. Wasser aus den niederschlagsreichen Monaten muss deshalb länger in der Landschaft gespeichert werden.

Dafür braucht es mehr Raum für Flüsse und ihre Auen. Begradigte Oberläufe sollten, wo möglich, wieder stärker mäandrieren und dadurch längere Fließwege erhalten. Auen und Feuchtgebiete sollten revitalisiert, Entwässerungsstrukturen überprüft und oberflächennahe Grundwasservorkommen besser geschützt werden. „Wir sollten Wasser nicht möglichst schnell aus der Landschaft ableiten, sondern es dort halten, wo es später gebraucht wird“, erklärt Christian Wolter.

Solche Maßnahmen zum Wasserrückhalt stärken auch den natürlichen Hochwasserschutz: Naturnahe Flusslandschaften können Niederschläge aufnehmen und den Abfluss zeitlich verzögern.

Niedrigwasser und Hitze gefährden Flussökosysteme

Niedrige Wasserstände sind nicht nur ein Problem für die Schifffahrt. Besonders kritisch für viele Lebewesen ist die Kombination aus Niedrigwasser und hohen Temperaturen. Warmes Wasser kann weniger Sauerstoff aufnehmen, während Fische und andere Wasserorganismen bei steigenden Temperaturen zugleich mehr Sauerstoff benötigen. Niedrigwasser ist deshalb nicht nur eine Frage des Wasserstands. Es kann die gesamte ökologische Funktionsfähigkeit eines Flusses beeinträchtigen. Neben dem Wasserrückhalt in der Landschaft ist deshalb auch die Beschattung der Flussufer eine wichtige Maßnahme.

Kommt es nach langen Trockenperioden zu Starkregen, können ausgetrocknete oder versiegelte Böden die großen Wassermengen oft nur begrenzt aufnehmen. Dann werden innerhalb kurzer Zeit erhebliche Mengen an organischem Material in die Gewässer gespült. Dessen Zersetzung verbraucht wiederum viel Sauerstoff und senkt den Sauerstoffgehalt im Wasser rasch weiter ab.

Die Schifffahrt muss sich anpassen, nicht die Flüsse

Eine klimaangepasste Verkehrspolitik bedeutet aus Sicht des IGB deshalb auch, die Infrastruktur und die Schifffahrt stärker auf die natürlichen Wasserverhältnisse auszurichten. Dazu gehören beispielsweise Schiffe mit geringerem Tiefgang. „Wir können Niedrigwasser nicht einfach wegplanen oder wegbaggern. Wir müssen unsere Landschaften und unsere Nutzung der Flüsse so verändern, dass ihre wichtigen Funktionen auch bei weniger und unregelmäßiger verfügbarem Wasser erhalten bleiben“, sagt Wolter.

Naturnahe Flusslandschaften sind nicht nur ökologisch wertvoll. Sie sind ein zentraler Baustein, um Deutschland auf häufiger auftretendes Niedrigwasser, Hitze und zugleich zunehmende Starkregenereignisse vorzubereiten.

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

Das belegen mehr als 1.000 Einträge aus historischen Originalquellen: Chroniken, Rechnungsbücher, Urkunden und Briefe. Maßgeblich an deren Rekonstruktion beteiligt war der Mittelalterspezialist Dr. Martin Bauch vom Leibniz-Institut für Geschichte und Kultur des östlichen Europa (GWZO) in Leipzig. Die Studie entstand unter Leitung von Andrea Kiss und Günter Blöschl (Technische Universität Wien) gemeinsam mit einem interdisziplinären Team von mehr als 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus ganz Europa.

„Wir können Monat für Monat rekonstruieren, welche Regionen Europas wann betroffen waren. Das zeigt deutlich, dass sich die Hochwasser wie eine Perlenkette durch die Jahre 1341 bis 1343 ziehen – nicht alle gleich verheerend, nicht alle am selben Ort, aber alle klar miteinander verbunden“, sagt Andrea Kiss, Erstautorin der Studie sowie Historikerin und Geographin an der Technischen Universität Wien. 2025 forschte sie als Gastwissenschaftlerin am GWZO in Leipzig, wo sie die Studie auch finalisierte.

Besonders schwer traf die Serie Mitteldeutschland und das östliche Mitteleuropa. In Prag riss die Moldau die berühmte steinerne Judithbrücke fort, die Vorgängerin der heutigen Karlsbrücke. An der Elbe stürzten die Brücken in Dresden und Meißen ein, in Thüringen die Übergänge über die Gera in Erfurt und über die Werra bei Vacha, Meiningen und Eisenach, in der Lausitz die Spreebrücke in Bautzen. Über Böhmen reichten die Fluten bis in den Karpatenraum und nach Ungarn. Entlang der Donau berichtete der Chronist Johann von Winterthur von rund 6.000 Toten; europaweit forderten die Fluten viele Tausend Opfer.

Als Ursache der ungewöhnlichen Häufung machen die Forschenden ein Zusammentreffen mehrerer Faktoren wahrscheinlich: eine Serie großer Vulkanausbrüche um 1340 – darunter mindestens fünf tropische Vulkane sowie ein Ausbruch der isländischen Hekla – und ein über mehrere Jahre anhaltender Rückgang des arktischen Meereises. Beides veränderte die Luftströmungen über Europa und begünstigte extreme, langanhaltende Niederschläge.

„Die Magdalenenflut ist bis heute im kollektiven Gedächtnis präsent, weil sie mit Hochwassermarken und Gedenktafeln festgehalten wurde, aber auch durch jährlich wiederholte Bittprozessionen. Dass sie nur ein Ereignis in einer ganzen Kette von Katastrophen war, ist über die Jahrhunderte in Vergessenheit geraten. Diese Jahre gehören zur großen Krise des 14. Jahrhunderts, die wenige Jahre später im Schwarzen Tod gipfelte. Unsere Ergebnisse zeigen, wie eng Umwelt-, Klima- und Gesellschaftsgeschichte in dieser Zeit verflochten waren“, erklärt Martin Bauch.

Bauch, der am GWZO eine von der VolkswagenStiftung geförderte Freigeist-Nachwuchsgruppe zur mittelalterlichen Klimageschichte leitete, gilt als einer der besten Kenner der Magdalenenflut; bereits 2019 legte er dazu eine grundlegende Studie vor. Für das Nature-Projekt brachte er vor allem die Überlieferung aus Mitteldeutschland, Böhmen und dem östlichen Mitteleuropa ein – Chroniken, Urkunden und Rechnungsbücher, die er kritisch auswertete und in die historischen Datenbanken überführte.

Für das Team liegt die Aktualität der Studie auf der Hand. „Hochwasser sind statistisch nicht unabhängig voneinander: Sie treten nicht einfach zufällig ein wie Lottogewinne, sondern können statistisch und ursächlich zusammenhängen“, betont der Wiener Hydrologe Günter Blöschl. Sequenzen mehrerer Extremhochwasser binnen weniger Monate würden im heutigen Risikomanagement dennoch kaum berücksichtigt – obwohl der Klimawandel solche Häufungen künftig wahrscheinlicher macht. Die Autorinnen und Autoren plädieren daher für vorausschauende, anpassungsfähige Schutzstrategien, die nicht nur einzelne Jahrhundertfluten, sondern ganze Katastrophenketten einkalkulieren.

Originalpublikation

Kiss, A., Viglione, A., Barrientos, M., Enzi, S., Bauch, M. et al. (2026): Cascading continental-scale floods across Europe in 1342–1343. Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-10888-8

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Website des Leibniz-Instituts für Geschichte und Kultur des östlichen Europa (GWZO)

Das Team kombinierte Raman-Mikroskopie und AP-MALDI (Atmospheric-Pressure Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) inkl. Massenspektrometrie-Bildgebung, AP-MALDI-MSI. Während die Raman-Mikroskopie die chemische Signatur von Molekülklassen und die Struktur des Gewebes in Bereichen bis zu zwei Mikrometern Pixelgröße erfasst, identifiziert und lokalisiert AP-MALDI-MSI einzelne Moleküle mit hoher Genauigkeit (bis zu fünf Mikrometer kleine Pixel). Eine eigens entwickelte Software führte beide Datensätze automatisiert zusammen und ordnete sie demselben Gewebeabschnitt mit mikrometergenauer Präzision zu.

Informationen für eine verlässliche diagnostische Einschätzung

Als Anwendungsbeispiel untersuchten die Forschenden Herzgewebe von Mäusen mit Morbus Fabry. Bei dieser seltenen genetischen Stoffwechselerkrankung werden bestimmte Lipide, Globotriaosylceramide (Gb3), nicht ausreichend abgebaut. Sie lagern sich im Laufe der Zeit in Organen wie Herz oder Niere ab und schädigen diese lebensbedrohlich.

Für die automatisierte Koregistrierung der Herzgewebe-Aufnahmen mittels Raman-Mikroskopie und AP-MALDI-MSI legten die Wissenschaftler:innen diese pixelgenau übereinander. „Erst die Kombination von Raman-Mikroskopie und bildgebender Massenspektrometrie ermöglicht ein aussagekräftiges Bild der molekularen Vorgänge im Gewebe. Für eine verlässliche diagnostische Einschätzung ist es wichtig zu wissen, wo genau im Gewebe sich Gb3-Moleküle anreichern“, sagt Prof. Dr. Sven Heiles, Leiter der Nachwuchsgruppe Lipidomics am ISAS und einer der korrespondierenden Autor:innen.

Erstmals Lipid-Ablagerungen im Herzgewebe mikrometergenau kartiert

Die molekulare Landkarte zeigte bei der Fabry-Krankheit: Gb3 verteilt sich nicht gleichmäßig im Herzgewebe. Stattdessen bilden unterschiedliche molekulare Varianten von Gb3 kleinste, räumlich klar abgegrenzte Ablagerungen. „Zwar sind die genetische Ursache der Fabry‑Krankheit und erhöhte Gb3‑Spiegel im Blut seit Langem bekannt. Auch typische Zielorgane mit Lipidspeicherung wurden in Studien beschrieben. Aber wie sich die Lipide im menschlichen Gewebe auf zellulärer und subzellulärer Ebene verteilen und welche interindividuelle Heterogenität dabei besteht, war bislang nur unzureichend charakterisiert. Die neuen Erkenntnisse könnten zukünftig helfen, den Krankheitsverlauf besser zu verstehen“, erläutert Prof. Dr. Kristina Lorenz, Leiterin der Abteilung Translationale Forschung am ISAS und ebenfalls korrespondierende Autorin.

Als Nächstes soll das Verfahren auf Gewebeproben von Patient:innen mit der Fabry-Krankheit übertragen werden. Ziel ist es, mithilfe solcher komplementären Verfahren Krankheitsmechanismen bei einzelnen Morbus-Fabry-Ausprägungen besser zu verstehen –und darauf basierend neue Ansätze für die Diagnostik und Therapie zu ermöglichen. Im Fokus stehen außer Morbus Fabry auch andere Krankheiten, bei denen sich Moleküle lokal im Gewebe verändern – etwa bei Herz-Kreislauf- oder Stoffwechselerkrankungen.

Originalpublikation

Automatic Coregistration of High-Resolution MALDI-MSI and Raman Imaging Applied to Cardiac Tissue of Fabry Disease Mouse Models: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.5c07622.

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften – ISAS – e.V. (ISAS)

Mikroorganismen sind nahezu überall zu finden und übernehmen zentrale Aufgaben in Ökosystemen: Sie setzen organisches Material um, beeinflussen Stoffkreisläufe und reagieren häufig sehr schnell auf veränderte Umweltbedingungen. Insbesondere in der aquatischen Ökologie kann die Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften daher wertvolle Hinweise auf den Zustand eines Gewässers geben. Ihre Untersuchung erzeugt jedoch äußerst umfangreiche Datensätze. In einer einzigen Wasserprobe lassen sich oft bis zu Hunderttausende unterschiedlicher genetische Signaturen mikrobieller Lebewesen nachweisen, deren Vorkommen zudem durch Temperatur, Salzgehalt, Nährstoffe, Jahreszeit und zahlreiche weitere Faktoren beeinflusst wird.

Ein Forschungsteam um Anna Kujat, IOW-Doktorandin und Erstautorin der jetzt publizierten Studie, und den wissenschaftlichen Korrespondenzautor Theodor Sperlea untersuchte deshalb, ob sich sogenanntes Topic Modeling für die Analyse solch komplexer Daten eignet. Diese Gruppe von Verfahren des unüberwachten maschinellen Lernens wurde ursprünglich entwickelt, um in großen Textsammlungen Muster zu erkennen. Dabei werden Wörter, die häufig gemeinsam auftreten, zu Themen – auf Englisch „Topics“ – zusammengefasst, die vorher nicht erkannt werden konnten. Übertragen auf mikrobielle Lebensgemeinschaften – sogenannte Mikrobiome – werden anstelle gemeinsam auftretender Wörter Mikroorganismen gruppiert, die in den untersuchten Proben ähnliche Muster bezüglich ihres Vorkommens zeigen. „Wir haben so die Grundidee der Textanalyse auf ein ökologisches Problem übertragen, um aus einer kaum überschaubaren Biodiversität eine kleine Zahl biologisch interpretierbarer Muster zu extrahieren“, erläutert Kujat den Ansatz.

Von mehr als 1.200 Erbgutvarianten zu interpretierbaren Mustern

Als besonders anspruchsvollen Testfall wählten die Forschenden die Warnow-Mündung und angrenzende Küstengewässer der südwestlichen Ostsee. Flusseintrag, Wind und der wechselnde Einfluss von Süß- und Ostseewasser sorgen dort mitunter täglich für Veränderungen. Gleichzeitig wirken städtische Abwässer, Industrie, Tourismus und weitere menschliche Nutzungen auf das System ein. Die Datengrundlage bildeten 1.551 Wasserproben, die zwischen April 2022 und April 2023 an 14 festen Stationen im Rahmen des Projektes OTC Genomics 2* genommen worden waren und ökologisch den Gradienten von reinen Süßwasserhabitaten bis hin zu reinen Ostseehabitaten abdeckten. Neben den mikrobiellen Gemeinschaften erfasste das Team unter anderem Salzgehalt, Wassertemperatur, Chlorophyll-a- und Nährstoffkonzentrationen und nutzte Informationen zum Süßwasserzufluss der Warnow der Staatlichen Ämter für Landwirtschaft und Umwelt Mecklenburg-Vorpommern. Nach Aufarbeitung enthielt der gesamte Datensatz 1.236 unterschiedliche bakterielle Erbgutvarianten.

Die Forschenden testeten zwei Varianten des Topic Modeling und verglichen sie mit bewährten Verfahren, die große und unübersichtliche Datensätze auf wenige zentrale Muster verdichten. Für die quantitative Bewertung prüfte das Team, wie gut die verkleinerten Datendarstellungen noch ökologische Variablen wie Salzgehalt, Chlorophyll-a-Konzentration oder Probenahmeort abbildeten. Zusätzlich wurde untersucht, inwieweit funktionelle Ähnlichkeiten zwischen den Mikroorganismen erhalten blieben. Dabei zeigte sich: Insgesamt war Topic Modeling den konventionellen Verfahren von der Analyseleistung mindestens ebenbürtig und schnitt in einzelnen Analysen sogar besser ab.

Fünf Teilgemeinschaften folgen dem Rhythmus der Jahreszeiten

Für eine vertiefende ökologische Auswertung wählte das Team ein Topic Modeling-Verfahren aus, das in den quantitativen Tests sowohl ökologische als auch potenziell funktionelle Informationen besonders gut herausfiltern konnte. Von insgesamt elf ermittelten mikrobiellen Teilgemeinschaften waren fünf für den Mündungsbereich der Warnow charakteristisch. Sie traten nicht gleichzeitig auf, sondern folgten in einer deutlichen saisonalen Abfolge aufeinander mit Schwerpunkten des Auftretens im Frühjahr, Sommer, Frühherbst und während kalter Bedingungen bis Ende November. Anders als in den Süßwasser-Abschnitten der Warnow und an der Küste fand das Team für die Mündung keine Teilgemeinschaft, die durchgängig das ganze Jahr dominierte.

Die fünf Gruppen unterschieden sich sowohl in ihrer taxonomischen Zusammensetzung als auch in den Umweltbedingungen, unter denen sie bevorzugt auftraten. Zwei sommerliche Teilgemeinschaften waren beispielsweise vor allem mit Temperaturen oberhalb von 20 °C und Salzgehalten zwischen 15 und 20 PSU verbunden. Die Frühjahrsgruppe trat dagegen bei Salzgehalten von 8 bis 15 PSU und Temperaturen zwischen 8 und 17 °C auf. Im Herbst nahm der Süßwasserzufluss zu und der Salzgehalt längerfristig ab. Die für die Mündung typischen Teilgemeinschaften wurden daraufhin schrittweise durch Gemeinschaften ersetzt, die eher für Süßwasser oder Küstengewässer charakteristisch waren. „Die Methode hat nicht nur gezeigt, dass sich die mikrobielle Gemeinschaft verändert, sondern macht auch sichtbar, welche Gruppen von Organismen gemeinsam auf bestimmte Umweltbedingungen reagieren. Gerade in einem so dynamischen Lebensraum wie der Warnow-Mündung eröffnet das eine zusätzliche ökologische Perspektive“, hebt Theodor Sperlea hervor.

Neue Chancen für das Umweltmonitoring

Das Neue an der Studie ist die Anwendung eines ursprünglich aus der Linguistik stammenden Verfahrens im Kontext einer ökologischen Anwendung in einem dynamischen natürlichen Lebensraum, das zudem einer systematischen methodischen Bewertung unterzogen wurde. Dabei konnte die Forschenden zeigen, dass Topic Modeling komplexe Mikrobiomdaten stark verdichten und dennoch wichtige ökologische Zusammenhänge erhalten kann.

„Damit könnte Topic Modeling künftig helfen, Umweltveränderungen früher zu erkennen und Gewässer gezielter zu überwachen. Zunächst soll es bewährte Analyseverfahren jedoch nicht ersetzen, sondern eher ergänzen“, kommentiert Theodor Sperlea. „Unsere Studie macht jedoch die Tür auf für den Import weiterer Methoden aus der Computerlinguistik in die Analyse hochkomplexer Datensätze wie die aus der Umweltmikrobiologie – einschließlich der Algorithmen, die hinter den aktuell so viel diskutierten Large Language Models stecken“, so der IOW-Forscher abschließend.

* Das Projekt OTC Genomics 2 wird im Rahmen des Ocean Technology Campus Rostock vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.

Originalpublikation

Anna S. Kujat, Christiane Hassenrück, Stefan Lüdtke, Matthias Labrenz, Theodor Sperlea (2026): Enhancing the understanding of environmental microbiomes through topic modeling: a quantitative and qualitative analysis. Environ. Microbiome, 21: 90. doi.org/10.1186/s40793-026-00927-2

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW)

Die Entstehung und Entwicklung von Galaxienkernen zu verstehen gehört zu den faszinierendsten Herausforderungen der Astrophysik. Die neue Studie hat zum Ziel, die physikalischen Prozesse aufzudecken, die zur Entstehung zweier auffälliger Strukturen führen, die die Schwarzen Löcher im Zentrum der meisten Galaxien umgeben: Kernsternhaufen und nukleare Sternscheiben. Erst im letzten Jahrzehnt wurden solche galaktischen Strukturen in der Milchstraße und in extragalaktischen Systemen beobachtet. Da aus den Beobachtungsdaten kein eindeutiger Zusammenhang zwischen ihren Massen und Größen hervorging, wurden die beiden Strukturen als Ergebnisse getrennter Entstehungsprozesse angesehen. Der Entstehungsprozess ist jedoch noch nicht verstanden, und bislang fehlten realistische Simulationen.

Diesem langjährigen Rätsel geht nun eine neue Galaxiensimulation aus dem SMUGGLE-Ring-Projekt auf die Spur, indem sie eine neue neue Perspektive eröffnet und damit eine Brücke zwischen Theorie und Beobachtungen bildet. In einem Artikel, der als „Letter to the Editor“ in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ angenommen wurde, zeigt das Team um AIP-Forscher Dr. SungWon Kwak erstmals, dass eine vollständig selbstkonsistente, hochauflösende hydrodynamische Simulation einer milchstraßenähnlichen Balkengalaxie auf natürliche Weise sowohl einen Kernsternhaufen als auch eine nukleare Sternscheibe bilden und deren Wachstum über Milliarden von Jahren hinweg verfolgen kann.

Die Simulation deckt auf, dass der Balken der Galaxie bei diesem Prozess eine zentrale Rolle spielt. „Unsere Simulation verdeutlicht dies, indem sie zeigt, wie der galaktische Balken wie ein kosmisches Förderband wirkt, das Gas nach innen leitet, so dass beide Strukturen gleichzeitig aus genau demselben Reservoir versorgt werden“, erklärt SungWon Kwak. Während sich Gas im zentralen Bereich ansammelt, erzeugt die Rückkopplung sterbender Sterne Schockwellen, die wiederholt neue Phasen der Sternentstehung auslösen. Im Laufe von mehreren Milliarden Jahren sammeln sich in diesen zentralen Strukturen Sterne mit einer Gesamtmasse von Hunderten von Millionen Sonnenmassen.

Einer der wesentlichen Vorteile der Simulation besteht darin, dass sie es Forschenden ermöglicht, Prozesse zu beobachten, die in realen Galaxien nicht direkt sichtbar sind. Astronomische Beobachtungen liefern lediglich eine Momentaufnahme einer Galaxie zu einem Zeitpunkt. Die Simulation hingegen verfolgt die Entwicklung der Galaxie über vier Milliarden Jahre hinweg, sodass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Entstehung des Balkens beobachten können, den Gaszufluss nach innen verfolgen, Ausbrüche der Sternentstehung überwachen und studieren können, wie sich die zentrale Sternscheibe im Laufe der Zeit vom Zentrum aus nach außen ausdehnt.

Die Ergebnisse erklären auch, warum es bisher so schwierig war, einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Kernsternhaufen und nuklearen Sternscheiben nachzuweisen. „Die scheinbar fehlende Verbindung bedeutet nicht, dass sich die Sterne selbst grundlegend in Alter, chemischer Zusammensetzung oder Bewegung unterscheiden“, erklärt Dr. Cristina Chiappini, ebenfalls Wissenschaftlerin am AIP und Mitautorin der Studie. Stattdessen zeigt die Simulation, dass sich die strukturelle Beziehung zwischen den beiden Komponenten im Laufe der Zeit auf natürliche Weise entwickelt. Während langer Phasen stetigen Wachstums driften die relativen Massen und Größen des Sternhaufens und der Scheibe allmählich auseinander. Infolgedessen können die Kernsternhaufen und nuklearen Sternscheiben von Galaxien bemerkenswert unterschiedlich erscheinen, wenn sie in verschiedenen Stadien ihrer Entwicklung beobachtet werden, selbst wenn der zugrunde liegende Wachstumsmechanismus derselbe ist.

Bei dieser Erkenntnis spielte auch die Einbeziehung einer realistischen Dynamik der Dunklen Materie in die Simulation eine entscheidende Rolle. „Frühere Studien stützen sich auf feste Hintergrundpotenziale für den galaktischen Balken und die Halos aus Dunkler Materie. Doch die realistische Behandlung der Wechselwirkungen zwischen Sternen und einem Dunkle-Materie-Halo, der in unserem Modell durch Teilchen repräsentiert wird, ermöglicht es uns, einen realistischen Balken zu bilden, der sich im Laufe der Zeit entwickelt und dann auf natürliche Weise Kernstrukturen bildet“, erklärt Dr. Ivan Minchev, Mitautor der Studie. „Darüber hinaus zeigt unser Modell auch eine ‚dunkle Lücke‘ um den Balkenbereich herum, die in vielen Beobachtungen gefunden wurde und als Beweis für die Wechselwirkung zwischen Sternen und Dunkler Materie durch die Rotation des Balkens gilt.“

Das Szenario wird noch faszinierender, da in der Simulation ein besonders massereicher Sternhaufen mit etwa 30 Millionen Sonnenmassen spiralförmig in das galaktische Zentrum hineinrast und mit dem Kernsternhaufen verschmilzt. Interessanterweise wurden bei den jüngsten Beobachtungen solche massereichen Sternhaufen innerhalb des Balkens von NGC 1365 erfasst, von denen einige voraussichtlich spiralförmig in das Zentrum der Galaxie hineinschwingen und mit dem Kernsternhaufen der Galaxie verschmelzen. Solche Verschmelzungsereignisse können die Masse und Größe des Kernsternhaufens innerhalb kurzer Zeit verändern. Dies macht die gemeinsame Entwicklungsgeschichte der galaktischen Zentren komplexer, aber auch interessanter, da in den Kernsternhaufen der Galaxien ein supermassives Schwarzes Loch lauert. Folglich könnten diese Verschmelzungsereignisse Spuren in der Masse des supermassereichen Schwarzen Lochs hinterlassen, wodurch sich der Zusammenhang zwischen den galaktischen Komponenten grundsätzlich erweitern ließe und wir zukünftige Beobachtungen besser interpretieren könnten.

Originalpublikation

SungWon Kwak, Mathias Schultheis, Ivan Minchev, Cristina Chiappini, Woong-Tae Kim, Seungwon Baek, Federico Marinacci, Mark Vogelsberger, Laura V. Sales, Hui Li, and Matthias Steinmetz (2026): SMUGGLE-Ring: Evolutionary link between nuclear star cluster and nuclear disk, A&A

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Pressemitteilung des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)

Das gemeinsam entwickelte Verfahren wurde zum Patent angemeldet. Es stellt nach der Ameisensäureproduktion den zweiten Schritt eines Prozesses zur nachhaltigen und klimaschonenden Wasserstoffproduktion aus Biomasse dar – dem sogenannten BFH-Prozess (Biomass–Formic Acid–Hydrogen).

Als Ausgangsstoffe kommen verschiedenste biogene Rest- und Rohstoffe infrage, darunter auch verholzte oder feuchte Materialien, vergorene Biomasse und Abfälle. Laut einer Studie des Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ) bleibt allein in Deutschland ein technisches Biomassepotential von rund 31 Millionen Tonnen Trockensubstanz pro Jahr ungenutzt.

Herausforderungen: Verdünnung und Nebenprodukte

Die Literatur kennt unterschiedliche Ansätze für den zweistufigen BFH-Prozess, sowohl in zwei getrennten Reaktionsgefäßen als auch in einem einzigen Gefäß. „Die meisten erfordern zwischendurch eine Aufreinigung der Reaktionslösungen“, erläutert Dr. Henrik Junge, unter dessen Leitung am LIKAT in Rostock der Katalysator entwickelt wurde.

Die Herstellung von Wasserstoff aus hochkonzentrierter Ameisensäure ist am LIKAT bereits erforscht worden. Das aktuelle Verfahren arbeitet jedoch mit nassen, biogenen Roh- und Reststoffen als Ausgangsstoffen, was systembedingt zu einer wasserhaltigen Ameisensäure führt und für die etablierten Freisetzungsprozesse eine Hürde darstellt. Dr. Junge: „Eine geringe Substratkonzentration ist für nahezu jede chemische Reaktion ungünstig.“ Besonders bei einer energetischen Verwertung will man aber auf aufwändige Aufreinigungsschritte verzichten.

Um diese Hürden zu überwinden, modifizierten die LIKAT-Forscher für ihren Katalysator Ruthenium-Komplexe, die aus Veröffentlichungen, teils auch des eigenen Hauses, schon bekannt waren. Für die Tests der neuen Varianten im Labor unter unterschiedlichen Reaktionsbedingungen war Dr. Hendrik Kempf verantwortlich, damals Doktorand in der Gruppe von Henrik Junge. Die Forscher setzten zudem ein Amin als Additiv ein, was die Reaktionsbereitschaft zwischen Substrat und Katalysator erhöhte.

Dr. Junge: „Wir hatten schon in früheren Arbeiten erkannt, dass Amine die Wasserstofferzeugung aus Ameisensäure positiv beeinflussen können.“ Am LIKAT hat Junge mit seinem Team auf diesem Feld in den zurückliegenden 15 Jahren eine große Expertise erworben. Deshalb war OxFA im Rahmen eines vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie geförderten Projektes zur Produktion von nachhaltigem Wasserstoff für die Energieversorgungssicherheit auf das Rostocker Institut aufmerksam geworden.

Stabiles Verhalten im kontinuierlichen Betrieb

Ergebnis der Experimente ist ein Katalysatorsystem, das mit einer starken wässrigen Verdünnung sowohl für kommerzielle als auch biogene Ameisensäure umgehen kann. Im Technikum von OxFA am bayerischen Standort wurde das Verfahren unter Leitung von Dr.-Ing. Florian Kohler im Pilotmaßstab getestet und erreichte eine stabile Laufzeit von mehr als 820 Stunden mit einer Gesamtproduktion von rund 30 Kubikmetern Wasserstoff im kontinuierlichen Betrieb.

„Unser Katalysator zeigt zwar eine leicht geringere Aktivität als andere bekannte Systeme, jedoch können unterschiedlichste Wassergehalte in der biogenen Ameisensäure problemlos verwendet werden“, sagt Dr. Junge. Dr. Kohler unterstreicht, dass in den kontinuierlichen Versuchen biogene Ameisensäure „as produced“ ohne weitere Aufreinigung eingesetzt wurde, was gerade für eine energetischen Verwendung relevant ist. Destillative Aufreinigungsverfahren benötigen typischerweise eine hohe Menge an Energie.

Eine zentrale technische Herausforderung lag im Wassermanagement: Durch die kontinuierliche Zugabe von verdünnter Ameisensäure kann der Wasseranteil im System steigen. „Es gilt also, Wasser gezielt abzutrennen und aus dem System auszuleiten, ohne dabei aktive Komponenten wie Additiv und Katalysator zu verlieren“, betont Dr. Kohler.

Zweiphasensystem als Schlüssel zu Erfolg

Die Forscher entschieden sich deshalb für eine sogenanntes Zweiphasensystem: Die Reaktionsmischung besteht dabei aus einer organischen und einer wässrigen Phase, die sich – vergleichbar mit Fett und Brühe – voneinander trennen. Während sich Katalysator und Additiv in der organischen Phase befinden, liegt die Ameisensäure zunächst in der wässrigen Phase vor.

Schon dieses Management, der Abzug von Wasser, die Zugabe von Ameisensäure, erfordert präzises prozesstechnisches Knowhow. Zusätzlich muss die Ameisensäure die Phasengrenze effektiv überwinden, denn nur im Kontakt von Ameisensäure, Katalysator und Additiv kommt eine Reaktion zustande.

Potential für künftige Energiekonzepte

Neben Methanol und Ethanol rückt Ameisensäure mehr und mehr als Quelle und chemischer Speicher für Wasserstoff in den Fokus. Unter den gezeigten Bedingungen lässt sich Ameisensäure in einem Konzentrationsbereich von 5 bis 99 Prozent unter milden Bedingungen mit einer annähernd hundertprozentigen Atomeffizienz zu Wasserstoff umwandeln, wie Junge und Kohler betonen. In Kombination mit der nun verfügbaren biobasierten Herstellung eröffnet dies neue Perspektiven für nachhaltige Energiekonzepte. Besonders relevant ist die hohe Aktivität des neuen Systems bereits bei 65 °C – und damit im Bereich von Niedertemperatur-Brennstoffzellen, die unter 100 °C betrieben werden.

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Katalyse e.V. (LIKAT)

In vielen Gesprächen mit Vertretern aus Politik und Gesellschaft machte Reiner Brunsch die Bedeutung von landwirtschaftlichen Produktionssystemen für Mensch, Umwelt und Ökonomie greifbar. Auf diese Weise gelang es ihm, die Leibniz-Gemeinschaft früh an Debatten zur Bioökonomie-Strategie und Digitalisierung der Landwirtschaft zu beteiligen.

Reiner Brunsch lebte seine landwirtschaftliche Forschung auch persönlich: 1999 übernahm er den Rinderhof Gorinsee in Brandenburg und baute ihn konsequent zu einem ökologischen Betrieb um – inspiriert durch die UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro und das „One Health"-Konzept, demzufolge Bodengesundheit, Pflanzenqualität und Tierwohlbefinden direkt zusammenhängen.

Mit ihm verliert die Leibniz-Gemeinschaft nicht nur einen versierten Agrarwissenschaftler, sondern auch einen überzeugenden Praktiker für nachhaltige Landwirtschaft und herzlichen Kollegen, den wir sehr vermissen werden.

• Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie hat ein Online-Kondolenzbuch für Reiner Brunsch eingerichtet.
• Das Leibniz-Magazin hat Reiner Brunsch vor einigen Jahren auf seinem Hof besucht. Hier geht es zur Reportage.
• 2016 traf sich Reiner Brunsch, ebenfalls für das Leibniz-Magazin, zu einem Gespräch über Politikberatung u.a. mit dem heutigen sächsischen Ministerpräsidenten Michael Kretschmer und dem späteren Bundesarbeitsminister Hubertus Heil.

Aktuelles Hintergrundwissen zum Thema „Waldbrand-Aerosole in Europa: Ausbreitung, Klima und Gesundheit“ liefert jetzt ein Dossier des Science Media Center Germany (SMC), zu dem auch fünf Forschende des TROPOS und des Leibniz-WissenschaftsCampus "Rauch und Bioaerosole im Klimawandel" (LSC BioSmoke) beigetragen haben.

Aerosolpartikel beeinflussen den Energie- und Wasserhaushalt der Erde: Sie streuen und absorbieren einfallende Sonnenstrahlung und beeinflussen damit die Energiebilanz auf globaler Ebene. Indem sie als Wolkenkondensationskerne oder Eiskeime dienen, können diese Partikel die mikrophysikalischen Eigenschaften von Wolken beeinflussen und sie mehr oder weniger hell machen. Ob Wolkentropfen flüssig bleiben oder gefrieren, verändert die Klimawirkung dieser Wolke ebenfalls. Deshalb untersuchen Forschende aus Leipzig von TROPOS, Universität Leipzig und des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ) innerhalb des Leibniz-Wissenschaftscampus „BioSmoke“ zusammen den Einfluss der Rauchpartikel auf das Klima. Dabei kommen u.a. Atmosphären-Modellierung, Laborexperimente und auch Messungen mit Lasergeräten (Lidar) zum Einsatz. Bereits seit vielen Jahren erforschen die Fernerkundungsexpertinnen und -experten vom TROPOS die Atmosphäre vom Boden aus: Dazu nutzen sie ein Lidar, das vom Boden aus Laserpulse in die Atmosphäre darüber sendet und werten das reflektierte Licht aus. Fluoreszenzmessungen ermöglichen dabei seit 2022, die biogenen Rauchpartikel von Waldbränden von atmosphärischen Partikeln aus anderen Quellen wie Vulkanen zu unterscheiden. In den letzten Jahren konnten sie so bereits Rauch von großen Waldbränden aus Kanada über Leipzig identifizieren.

Die Messungen jetzt zeigen ein ähnliches Bild: „Der zeitliche Verlauf der gemessenen Fluoreszenzrückstreuung identifiziert Rauchschichten in 3 bis 7 und 10 bis 11 Kilometern Höhe. Rückwärtstrajektorien für den Startzeitpunkt am 28. Juli um 23:00 MESZ über Leipzig zeigen, dass die Luftmassen, in denen diese Rauchschichten detektiert wurden, ca. 15 Stunden zuvor über dem Waldbrandgebiet bei Bordeaux und ca. 24 Stunden zuvor in der Nähe von Bränden im mittleren Teil Spaniens waren. Somit liegt nahe, dass die mit dem Lidar gemessenen Rauchpartikel von diesen Bränden in Frankreich und/oder Spanien stammen“, berichte Benedikt Gast vom TROPOS, der für seine Dissertation den atmosphärischen Transport von Waldbrandrauch mittels Fluoreszenzlidar untersucht. Ungewöhnlich an den aktuellen Messungen ist die große Höhe der Rauchschichten von 10-11 km nahe der Tropopause. In solchen Höhen wurden über Leipzig in der Vergangenheit nur Rauchschichten von sehr starken Waldbränden in Nordamerika beobachtet. Dieser Fakt unterstreicht das für europäische Verhältnisse große Ausmaß der Brände und deutet daraufhin, dass es dabei zu hochreichender Pyrokonvektion kam. 

„Inwieweit der über Leipzig gemessene Rauch allerdings einem einzigen Pyrocumulonimbus-Ereignis zugeordnet werden kann, muss noch geklärt werden. Während der Waldbrände bei Bordeaux wurde am Nachmittag des 25. Juli tatsächlich eine konvektive Wolke beobachtet, die durchaus als PyroCb eingestuft werden kann – ein in Mitteleuropa mindestens sehr seltenes Ereignis. Sie entstand allerdings im Kontext einer synoptisch-skaligen Front, sodass im unmittelbaren Umfeld des PyroCb auch konventionell ausgelöste hochreichende Konvektion auftrat. Auch dadurch ist beispielsweise ein vertikaler Rauchtransport möglich“, ordnet Jason Müller vom TROPOS ein, der für seine Dissertation die Entstehung von PyroCb-Events modelliert.

Damit der Rauch in große Höhen aufsteigen kann und dort auch in der Stratosphäre weit verteilt werden kann, sind entweder lange Zeiträume nötig, in denen der Rauch durch die Sonne erwärmt wird und langsam aufsteigt, oder Feuergewitterwolken, die den Rauch wie in einem Fahrstuhl schnell weit nach oben transportieren. Kleinere Feuer haben diese Dynamik nicht: Ihr Rauch gelangt nicht so hoch und wird in den unteren Schichten der Atmosphäre deshalb häufig schnell wieder durch Regen ausgewaschen. Ähnlich wie bei Vulkanausbrüchen ist auch bei Waldbränden die Höhe entscheidend: Gelangen die Partikel und Gase nur in Höhen unter 10 Kilometern (Troposphäre), dann können die Auswirkungen für die betroffene Region zwar verheerend sein, aber sie haben kaum Auswirkungen auf das globale Klima. Gelangen die Partikel und Gase dagegen in Höhen über 10 Kilometer, können sie lange in der Stratosphäre verbleiben und werden mit den Höhenwinden weit über die jeweilige Erdhalbkugel (Hemisphäre) verteilt. 

„Je nach Zusammensetzung, chemischer Alterung und ihrer Wechselwirkung mit Wolken können die Partikel einfallende Sonnenstrahlung abschwächen oder verstärken. Diese Zusammenhänge sind noch nicht ausreichend erforscht, stellen die Klimaforschung jedoch vor große Herausforderungen. Sie sind insbesondere im Hinblick auf zu erwartende immer stärkere Waldbrände in einem sich erwärmenden Klima von großer Bedeutung“, fasst Prof. Ina Tegen vom TROPOS und der Universität Leipzig zusammen. Sie ist Sprecherin des Leibniz-WissenschaftsCampus „Rauch und Bioaerosole im Klimawandel“ (LSC BioSmoke).

„Extreme Waldbrände mit Pyrocumulonimbus-Wolken stellen vor allem die Aerosol-Klimaforschung vor neue Herausforderungen. Sie können Rauchpartikel und Spurengase bis in die obere Troposphäre oder untere Stratosphäre transportieren, wo sie Strahlungsprozesse und die Bildung von Eiswolken beeinflussen können. Diese Prozesse sind noch unzureichend verstanden und werden in globalen Aerosol-Klimamodellen bislang nur eingeschränkt repräsentiert“, erklärte Dr. Bernd Heinold vom TROPOS, der diese Pyrocumulonimbus-Wolken in Australien mit Hilfe von Modellen untersucht hat, gegenüber dem SMC.

„Ein wichtiger Aspekt ist auch, wie Waldbrandaerosole sich nach der Emission verändern. Denn in unserer Atmosphäre findet neben dem Transport auch eine Vielzahl von chemischen Reaktionen und physikalischen Prozessen statt – die Emissionen ‚altern‘ sozusagen. Wie sich dabei die Toxizität und der Einfluss auf Wetter und Klima verändern, ist ein hochaktuelles Forschungsthema, bei dem noch viele Fragen offen sind und an dem wir am TROPOS als Teil des Leibniz-WissenschaftsCampus BioSmoke forschen“, unterstrich Dr. Yarê Baker vom TROPOS gegenüber dem SMC.

„Waldbrandaerosol hat vielfältige Auswirkungen auf Wetter und Klima. Rauchpartikel streuen und absorbieren die einfallende Sonnenstrahlung, was je nach Dicke der Rauchschicht die bodennahe Temperatur um einige Grad verringern kann. Zudem dienen Rußpartikel als sogenannte Wolkenkeime und können insbesondere die Bildung von hohen, dünnen Eiswolken fördern. Diese mindern die Sonneneinstrahlung am Boden zusätzlich, allerdings halten sie auch die langwellige Abstrahlung von der Erde zurück und wirken mutmaßlich erwärmend auf das Klima. Gleichzeitig erwärmt der bei der Verbrennung entstehende Ruß durch Absorption der Sonnenstrahlung die Atmosphäre. Diese Erwärmung kommt zur erwärmenden Wirkung der Treibhausgasemissionen der Feuer noch zusätzlich hinzu. Somit sind die Emissionen von Waldbränden langfristig eher mit einer weiteren Zunahme der Erderwärmung verbunden“, berichtet Dr. Robert Wagner, Koordinator des Leibniz-WissenschaftsCampus Rauch und Bioaerosole im Klimawandel (LSC BioSmoke).

Auch wenn die Mengen der Rauchpartikel insgesamt eher gering sind, in der sonst recht sauberen oberen Troposphäre in ca. 10 km Höhe können sie das Klima auf verschiedenen Wegen beeinflussen: Die dunklen Rußpartikel reflektieren einerseits Sonnenlicht, andererseits absorbieren sie auch einen Teil davon und erwärmen sich und die umliegende Atmosphärenschichten dabei. Zudem fördern sie die Bildung von hohen Eiswolken, die eher erwärmend aufs Klima wirken. In der Atmosphärenforschung wird deshalb momentan diskutiert, wie groß der Einfluss der Waldbrände auf das globale Klima inzwischen ist und ob Rauch von Waldbränden ein Beschleunigungsfaktor für die globale Erwärmung sein könnte. 

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS)

„Das Ziel des Vorhabens besteht im Aufbau einer nachhaltig angelegten, leistungsfähigen Forschungsinfrastruktur für die Entwicklung und Anwendung moderner Methoden der Künstlichen Intelligenz“, so der Sprecher des Konsortiums, WIAS-Direktor Prof. Dr. Michael Hintermüller. Im Fokus stehen dabei Schlüsseltechnologien der Hightech-Agenda Deutschland, wie Mikroelektronik, Quantentechnolo­gien, Kernfusion, klimaneutrale Energietechnologien und Mobilität sowie Biotechnolo­gie. Damit wird das gesamte Innovationsspektrum von Grundlagen-/Hochtechnologiefor­schung bis zur Umsetzung in der Wirtschaft abgebildet. Neben verstärkter institutio­neller Koopera­tion in der Leibniz-Gemeinschaft zielt das Vorhaben auch auf die Gewinnung exzellenter Wissenschaftler:innen aus dem internationalen Umfeld ab.

Die einzigartige Integration von mathematischer Grundlagenforschung und experimentell arbeitenden Forschungsgrup­pen beruht auf bestehenden Kooperationen, insbesondere im Leibniz-Forschungsnetzwerk „Mathematische Modellierung und Simulation (MMS)“, sowie komplementären wissenschaftlichen und technologischen Expertisen. Sie wird einen spürbaren Beitrag zur weiteren Verbesserung von Effizienz, Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit von KI-Methoden leisten. Im Scientific Machine Learning führt dies etwa zu physikalisch informierten neuronalen Netzen, die sich an die jeweiligen Problemstellungen anpassen. Die Verbesserung numerischer Lösungsalgorithmen für hochdimensionale Lernprobleme wird zu kompetiti­veren Verfahren in der Entwicklung moderner Materialien beitragen. In ähnlicher Weise werden Messda­ten und neuronale Netze dazu dienen, komplexe verfahrenstechnische Prozesse datengetrie­ben zu simulieren, zu steuern oder zu optimieren. Weitere Anwendungsfelder sind etwa quantenchemische Verfahren zur Charakterisie­rung der elektroni­schen Struktur von Materialien, skalenübergrei­fende Verfahren zur Simulation von Plasmaprozes­sen oder mechanischen Belastungen von Materialien, sowie thermodynami­sche Modellie­rung zur Bestimmung von Phasenübergängen. Parallel sollen Large Language Models in die Forschungsmethodik eingeführt werden.

Unter Federführung des WIAS bringen folgende Leibniz-Institute ihre komplementären wissenschaftlichen und technologischen Kompetenzen in das Vorhaben ein: das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie Greifwald (INP), das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung Leipzig (IOM), in Dresden das Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF) und das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW), das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe Kaiserslautern (IVW), das Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien Bremen (IWT), das Leibniz-Institut für Katalyse Rostock (LIKAT), das Leibniz-Zentrum für Informatik - Schloß Dagstuhl (LZI) sowie die Berliner Institute Ferdinand-Braun-Institut - Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) und Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI).

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Pressemitteilung des Weierstraß-Instituts für Angewandte Analysis und Stochastik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V. (WIAS)

Acht Kinder, ein gemeinsamer genetischer Auslöser

Das internationale Forschungsteam untersuchte acht Kinder, bei denen bislang keine eindeutige Ursache für ihre Entwicklungsstörungen gefunden worden war. Bei allen entdeckten die Forschenden Veränderungen im Gen NPTN. Alle Kinder zeigten Entwicklungsverzögerungen oder Einschränkungen ihrer geistigen Entwicklung. Sieben von ihnen hatten eine Autismusdiagnose. Einige entwickelten zusätzlich Epilepsie, verloren bereits erworbene Sprachfähigkeiten oder zeigten Auffälligkeiten bei Bewegung und Schlaf. Besonders auffällig war: Bei allen Kindern entstand die Genveränderung spontan während der frühen Entwicklung, das heißt, sie wurde nicht von den Eltern vererbt.

Bisher galt NPTN lediglich als sogenanntes Verdachtsgen. Forschende vermuteten einen möglichen Zusammenhang mit Erkrankungen, konnten diesen aber noch nicht belegen. Die neue Studie zeigt nun, dass Veränderungen dieses Gens tatsächlich eine Ursache für neurologische Entwicklungsstörungen und Autismus sein können.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Neuroplastin eine wichtige Aufgabe im Gehirn erfüllt. Wenn dieses Protein verändert oder nicht in ausreichender Menge vorhanden ist, können Nervenzellen Signale nicht mehr richtig verarbeiten“, sagt Priv. Doz. Dr. rer. nat. habil. Dirk Montag vom LIN.

Wie Veränderungen im Gen NPTN die Gehirnentwicklung stören

Das Gen NPTN enthält die Bauanleitung für das Protein Neuroplastin. Dieses Protein hilft Nervenzellen dabei, ihren Calcium-Haushalt zu regulieren. Calcium ist für die Kommunikation zwischen Nervenzellen entscheidend: Es ermöglicht, dass Signale weitergegeben und verarbeitet werden.

Die Forschenden konnten zeigen, dass verändertes Neuroplastin diese Aufgabe nicht mehr zuverlässig erfüllt. Dadurch funktionieren bestimmte Calcium-Pumpen, sogenannte PMCA-Pumpen, schlechter. Diese Pumpen entfernen überschüssiges Calcium aus den Zellen. Bleibt Calcium länger aktiv als normal, kann die Signalverarbeitung in Nervenzellen gestört und die Entwicklung neuronaler Netzwerke beeinträchtigt werden.

Zell- und Tiermodelle bestätigen den Zusammenhang

Um die Auswirkungen der Genveränderungen besser zu verstehen, kombinierten die Forschenden genetische Analysen mit Experimenten in Zellkulturen sowie Tiermodellen.
In Nervenzellen beobachteten sie deutlich veränderte Calcium-Signale. Im Mausmodell führte bereits eine Halbierung der Neuroplastin-Menge dazu, dass fast die Hälfte der wichtigen Calcium-Pumpen im Gehirn fehlte. Mäuse mit weniger Neuroplastin zeigten zudem ein geringeres Interesse an Sozialverhalten. Auch Experimente mit Fruchtfliegen bestätigten, dass Veränderungen im Neuroplastin die Funktion des Proteins beeinträchtigen.
„Die Stärke dieser Studie liegt darin, dass wir klinische Beobachtungen direkt mit molekularen Mechanismen verbinden konnten“, hebt Dirk Montag hervor.

Neue Erkenntnisse für Diagnostik und Forschung

Die Ergebnisse schaffen eine Grundlage, um ähnliche Fälle künftig besser genetisch zu erkennen. Für betroffene Familien kann eine bekannte genetische Ursache ein wichtiger Schritt zu einer gesicherten Diagnose und einer besseren Einschätzung des weiteren Krankheitsverlaufs.

Auch für die weitere Forschung ist die Entdeckung relevant. Die Forschenden wollen nun untersuchen, wie sich die gestörten Calcium-Signalwege beeinflussen lassen und welche Rolle der Zeitpunkt möglicher Eingriffe spielt.

Noch ist weitere Forschung nötig. Die Zahl der bislang bekannten Fälle ist mit acht Kindern klein. Dennoch liefert die Studie einen wichtigen Ausgangspunkt, um seltene Entwicklungsstörungen und ihre Ursachen besser zu verstehen.

Projektpartner

• Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN), Magdeburg
• Universität Leipzig
• George Washington University
• Internationale klinische Partner aus Europa und den USA

Förderhinweis

Diese Arbeit wurde gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, 526008379), den China Scholarship Council, das Center for Behavioral Brain Sciences (CBBS), die National Institutes of Health (NIH), Powered@NLHPC, HPC OCÉANO, die U.S. Health Resources and Services Administration, die Dutch Organisation for Health Research and Development (ZON-MW) sowie das European Reference Network ERN-ITHACA.

Originalpublikation

https://doi.org/10.1186/s13073-026-01699-7

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Neurobiologie (LIN)

Reis ist für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung ein Grundnahrungsmittel. Die Schätzungen dazu, wie sich der Klimawandel auf die Reisproduktion auswirkt, gehen weit auseinander. Ein Grund dafür ist, dass viele wissenschaftliche Untersuchungen die allmählichen Folgen höherer Durchschnittstemperaturen und die unmittelbaren Schäden durch extreme Hitze bisher nur begrenzt getrennt betrachtet haben.

In der neuen Studie werten die Forscherinnen und Forscher 214 Beobachtungen aus Freilandexperimenten aus. Die Ergebnisse zeigen, dass starke Hitze – also Temperaturen von über 30 Grad Celsius – der wichtigste Faktor für die durch Erwärmung verursachten Ertragseinbußen ist. An mehr als 70 Prozent der untersuchten Standorte war die Hitze für mehr als die Hälfte der absoluten Ertragsveränderung verantwortlich.

Der Vergleich mit sieben globalen Ertragsmodellen zeigt hingegen, dass diese weniger empfindlich auf Hitzeextreme reagieren als die Beobachtungen aus den Experimenten.

„Die Abweichung zwischen Beobachtungen und Modellen scheint vor allem darauf zurückzugehen, dass viele heutige Erntemodelle Hitzeschäden während der Fortpflanzungsphase von Reis noch nicht ausreichend erfassen. Die Beobachtungen der Studie zeigen, dass Reis genau dann besonders anfällig für extreme Hitze ist, wenn sich Rispen und Körner entwickeln“, erklärt Leitautorin Yiwei Jian vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung.

Nachdem die Forschenden die Modellergebnisse anhand der Beobachtungsdaten angepasst hatten, zeigte sich in den Untersuchungen, dass die weltweiten Reiserträge allein aufgrund des Temperatureffekts im Durchschnitt um 8,1 Prozent zurück gehen, wenn die globale Mitteltemperatur um 1 Grad Celsius steigt. Das ist etwa doppelt so viel wie die ursprüngliche Schätzung der Erntemodelle von 3,8 Prozent. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass diese Berechnung ausschließlich Temperatureffekte berücksichtigt und daher nicht als vollständige Prognose der künftigen Reisproduktion zu verstehen ist.

„Für die Modelle ist das ein deutlicher Sprung. Das Ergebnis unterstreicht, dass für die erwarteten Ertragseinbußen nicht nur die Durchschnittstemperaturen, sondern besonders die Hitzeextreme entscheidend sind. Das ist recht einfach nachvollziehbar: Wenn wir im Sommer in den Wetterbericht schauen, um uns auf Hitze einzustellen, interessiert uns vor allem die Tageshöchsttemperatur, nicht der Tagesdurchschnitt“, erklärt Christoph Müller, PIK-Forscher und Ko-Autor der Studie.

Durch die Anpassung in den Modellergebnissen verändert sich auch das geografische Bild der erwarteten Ertragseinbußen. Am stärksten werden die Schätzungen für Einbußen für Süd- und Südostasien nach oben korrigiert, wo Reispflanzen besonders häufig extremer Hitze ausgesetzt sind. Für Pakistan, Indien und Bangladesch steigt der geschätzte Ertragsverlust von 2,1 auf 6,6 Prozent. Für Thailand, die Philippinen und Myanmar erhöht er sich von 3,7 auf 7,7 Prozent.

Das Forschungsteam hebt hervor, wie wichtig Anpassungsmaßnahmen sind, die den Reis insbesondere während seiner Reproduktionsphase schützen. Dazu gehören die Entwicklung und der Anbau hitzetoleranter Sorten, angepasste Pflanztermine, eine optimierte Bewässerung und eine bessere Bodenqualität.

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Pressemitteilung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK)

Die beobachteten Länder sind jene, für die Angaben zu privaten Klimaanlagen in den PISA-Befragungen enthalten sind: Argentinien, Australien, Brunei Darussalam, Bulgarien, Dominikanische Republik, Hongkong, Indonesien, Italien, Japan, Kanada, Kroatien, Malaysia, Philippinen, Portugal, Rumänien, Singapur, Südkorea, Thailand, Türkei, Ungarn, Vietnam. Die Ausstattung mit Klimaanlagen ist zwischen diesen Ländern sehr ungleich: Die höchste Quote privater Klimaanlagen für 2022 hat Hongkong mit 98,5 Prozent, die niedrigste die Philippinen (35,5 Prozent). Die Verfügbarkeit von Klimaanlagen ist in hohem Maße vom Bildungsgrad der Eltern abhängig. Dieser Befund gilt allerdings nur, solange diese Technik in einem Land noch nicht flächendeckend verbreitet ist. In Ländern wie Japan, Hongkong oder Australien, in denen die meisten Haushalte über Klimaanlagen verfügen, ist dieser Unterschied nicht mehr nachweisbar. 

Hitzeschutz und Bildungserfolg

Der Zusammenhang zwischen Hitzeschutz und Bildungserfolg wurde bisher, wenn überhaupt, nur mit Blick auf die Ausstattung von Schulen untersucht. Klimaanlagen in den Wohnungen der Schülerinnen und Schüler sind aber ebenso wichtig, denn das Lernen zu Hause und die Schlafqualität beeinflussen ihre Testergebnisse. Die Daten zeigen, dass Kinder aus klimatisierten Wohnumgebungen bessere Ergebnisse bei den PISA-Tests erzielen als ihre Klassenkameraden, die ohne Klimaanlage leben (ausgewertet wurden die Leistungen im Fach Mathematik). Dieser Zusammenhang ist besonders deutlich in den heißesten Ländern wie Singapur oder Malaysia. Kinder mit und ohne Klimaanlage zu Hause unterscheiden sich natürlich auch in anderer Hinsicht – im sozialen Hintergrund der Eltern ebenso wie in Größe und Ausstattung des Zuhauses insgesamt. Die Analysen rechnen solche Unterschiede so weit wie möglich heraus, unter anderem den Bildungsgrad und die Migrationsgeschichte der Eltern sowie Merkmale der häuslichen Lernumgebung wie Computer- und Internetzugang, ein eigenes Zimmer und einen ruhigen Platz zum Lernen. 

Die Temperaturen steigen weltweit, Hitzewellen nehmen zu. Gerade für heißere Gegenden beschreiben die Autoren den Zugang zu Kühlung als „thermisches Kapital“ („thermal capital“), das Konzentration und kognitive Leistungen fördert. „Private Klimaanlagen sind in Deutschland bislang selten – mit fortschreitendem Klimawandel und häufigeren Hitzewellen wird die Nachfrage aber wohl auch hier deutlich zunehmen“, sagt Christian König. Die unterschiedliche Verbreitung aufgrund des sozialen Status könnte sich dann auch im Bildungserfolg niederschlagen. Politische Maßnahmen sollten daher nicht nur Schulen, sondern auch Wohnungen in den Blick nehmen.

Publikation

Nennstiel, Richard/König, Christian: „The thermostat of opportunity: Home air conditioning, its social gradient, and educational consequences“. In: Energy Research & Social Science, 2026, H. 138. https://doi.org/10.1016/j.erss.2026.104785

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Pressemitteilung des Wissenschaftszentrums Berlin für Sozialforschung (WZB)

Podcast „Tonspur Wissen“

Der Podcast „Tonspur Wissen“ der Leibniz-Gemeinschaft wird gemeinsam mit der Rheinischen Post präsentiert. Das Format soll Wissenschaft anschaulich und verständlicher machen. Ziel ist es, aktuelle Themen mit Forschungsergebnissen zu verbinden. Moderiert wird der Podcast von Ursula Weidenfeld. Die Wirtschaftswissenschaftlerin und ehemalige Chefredakteurin der Zeitschrift „Impulse“ möchte mit ihren Fragen eine Brücke zwischen Alltagswelt und Spitzenforschung bauen. „Wir haben es verdient, Wissenschaft gut erklärt zu bekommen“, sagt sie. „Und die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verdienen es, dass wir uns für ihre Arbeit interessieren.“

Zum Podcast "Tonspur Wissen"

Weltweit leiden mehr als 700 Millionen Menschen an Hunger. Darüber hinaus sind über zwei Mil­liarden Menschen von Mikronährstoffmängeln betroffen. Dieses als „Versteckter Hunger“ be­zeichnete Phänomen beschreibt eine unzu­reichende Aufnah­me von essenziellen Vitaminen und Mineralstoffen. Ausgehend von Schät­zun­gen über die tägliche Nähr­stoff­aufnahme zeichnen die Autoren zunächst ein Bild vom epide­mi­schen Ausmaß des ver­steck­ten Hun­gers auf der Welt. Im Ergebnis dieser globalen Bestandsauf­nahme sind mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung nicht ausreichend mit den Vitaminen B2, B9, C und E sowie den Mineralstoffen Kal­zium, Eisen und Jod versorgt. Versteckter Hunger ist in allen Nationen präsent, unabhängig vom Ein­kom­mensniveau der Bevölkerung.

Die Grüne Revolution in der Landwirtschaft, die ihren Höhepunkt in den 60er Jahren erreich­te, forcierte die Entwicklung von ertragreichen, krankheitsresistenten Zwergsorten von Weizen, Reis und Mais. Das brachte in Asien doppelte Erträge und bewahrte weltweit mehr als eine Mil­liar­de Men­schen vor dem Hungertod. Über Jahrzehnte hinweg war die Ertragsstei­ge­rung das alleinige Ziel von Züch­tern und Entscheidungsträgern in der Landwirtschaft. Das führte zu reichen Ernten mit sinkenden Nährwerten. Die Autoren zeigen, dass gekochter Reis im Vergleich zu anderen Grund­nahrungsmitteln wie Mais und Weizen die geringsten Mengen an Mikro­nähr­stof­fen enthält. Aus diesem Grund könnten beispielsweise bis zum Jahr 2050 - zusätzlich zu den be­reits heute betroffenen 2,5 Milliarden Menschen - weitere 239 Millionen Menschen einen Mangel an Vitamin B9 (Folsäure) erleiden.

Vitamine sind jedoch nicht nur für den Menschen essenziell, sie spielen auch für die Pflanzen eine wich­­­tige Rolle in der Stressresistenz. So konnte gezeigt werden, dass die Behandlung von Pflanzen mit Thiamin (Vitamin B1) ihre Trockentoleranz erhöht. Generell schützen fast alle B-Vitamine und auch die Vi­tamine C und E die Pflanze vor Trocken-, Salz- und Überflutungsstress. Eine Fokus­sie­rung der Züch­tung auf den Mikronährstoffgehalt von Nutzpflanzen könnte demnach nicht nur ge­sündere Menschen, sondern auch resilientere Pflanzen hervorbringen. 

Vergleich der aktuellen Züchtungsmethoden

Die Biofortifizierung, also die Züchtung von Kulturpflanzen mit angereicherten Nährstoffen, rückte in den 90er Jahren in den Fokus der Ernährungswissenschaften. Seither wurden mit kon­ventio­nel­len Züch­tungsmethoden über 400 nährstoffangereicherte Sorten entwickelt, darunter Weizen, Mais und Bohnen mit erhöhten Gehalten an Zink, Provitamin A oder Eisen. Die Anreicherung von weiteren Vi­ta­mi­nen ist jedoch bisher mit der klassischen Kreuzungszüchtung nicht gelungen. Kon­ventionelle Züch­tung, so das Fazit der Autoren, ist gesellschaftlich akzeptiert, stößt jedoch an na­türliche Grenzen, da sie nur mit bereits vorhandenen genetischen Eigenschaften arbeiten kann. Bis zur Einführung neuer Sorten vergehen 8-15 Jahre. 

Mutationszüchtung beschleunigt diesen Prozess, indem sie durch Bestrahlung oder Chemikalien viele zufällige Mutationen im Erbgut einer Pflanze erzeugt. Bisher wurden mit Mutations­züch­tun­gen eisen­rei­cher Reis und Weizen mit Provitamin A hergestellt. Die Methode erzeugt schnell und günstig neue Va­rian­ten, ist jedoch stark vom Zufall abhängig, da eine gezielte Veränderung ein­zel­ner Gene mit ihr nicht möglich ist. Marktreife Sorten können innerhalb von 8-15 Jahren ent­wickelt werden.

Mit gentechnischen Verfahren konnten bisher die größten Erfolge in der Biofortifizierung erzielt wer­den. Das bekannteste Beispiel ist der Goldene Reis – eine transgene Pflanze, die in ihren Kör­nern Pro­vitamin A anreichert, was ihnen ihre charakteristische gelbliche Farbe verleiht. Die Sorte wurde ent­wickelt, um der grassierenden Erblindung durch Vitamin A-Mangel in den Ländern des Fernen Ostens entgegenzuwirken. Gentechnisch veränderte Pflanzen unterliegen strengen Zulas­sungsverfahren, wes­halb es 12-16 Jahre bis zur Etablierung neuer Sorten dauert.

Die Neuen Genomischen Techniken auf Grundlage der Genschere CRISPR/Cas bieten nach Mei­nung der Autoren die höchste Präzision und haben großes Potenzial für die Zukunft. Anders als frü­here Ver­fah­ren ermöglicht CRISPR/Cas die gezielte Veränderung einzelner Gene. Bisher hat die jun­ge Techno­lo­gie u.a. eine Reissorte mit erhöhtem Zink- und Eisengehalt hervorgebracht. Die Ent­wicklungszeit neuer Sorten dauert etwa 2-6 Jahre. Die Strenge der Zulassungsverfahren zu neuen CRISPR-Sorten ist welt­weit regional unterschiedlich und ebenso die Akzeptanz in der Bevölkerung.

Das Europäische Parlament hat im Juni 2026 die finale Verordnung über Neue Genomische Techni­ken verabschiedet und damit den Weg für eine Liberalisierung moderner Züchtungsverfahren wie CRISPR/Cas freigemacht. Demnach werden CRISPR-editierte Pflanzen, deren Veränderung im Erb­gut theore­tisch auch durch natürliche Mutation oder klassische Züchtung hätte entstehen kön­nen, künftig kon­ventionell gezüchteten Sorten gleichgestellt. „Das ist eine große Chance, die Ent­wick­lung von biofor­ti­fi­zierten Kulturpflanzen zu beschleunigen und Versteckten Hunger wirksam zu be­kämpfen“, konsta­tiert Co-Autor Mustafa Bulut vom IPB.

Das Fazit der Autoren fällt differenziert aus: Keine der verfügbaren Technologien allein wird den Mi­kro­nährstoffmangel auf der Welt beheben können. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist viel­mehr eine Kombination aus klassischer Pflanzenzüchtung und modernen Züchtungsverfahren not­wen­dig. Die Autoren heben hervor, dass neue Sorten zunächst im Labor entstehen. Eine lang­fris­tige Fi­nan­zierung dieser Forschung ist demnach unerlässlich für eine erfolgreiche Bioforti­fizie­rung von Grund­nah­rungsmitteln.

Originalpublikation

Van Der Straeten, D., Bulut, M., Cao, D. et al. Genetic technologies to enhance crop nutritional value under climate change. Nature 654, 877–891 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10593-6

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB)

Koordiniert wird das Projekt vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen. Beteiligt sind 15 Partnerorganisationen aus Brasilien, Deutschland, Frankreich, Ghana, Irland, Italien, Kanada, Südafrika und dem Vereinigten Königreich. Dazu zählen Forschungsinstitute, Universitäten, zivilgesellschaftliche Organisationen und kommunale Netzwerke. BEACONSplus läuft vom 1. Juli 2026 bis zum 31. Dezember 2029.

Da die bisherigen Emissionsminderungen hinter dem Erforderlichen zurückbleiben, verursachen der steigende Meeresspiegel sowie häufigere und intensivere Extremwetterereignisse zunehmend Schäden an der Küsteninfrastruktur. Gleichzeitig gefährden sie die regionale Wirtschaft und Gesundheit, Wohlergehen und Lebensgrundlagen der Küstengemeinden.

Mit einem trans-, multi- und interdisziplinären Ansatz arbeitet BEACONSplus direkt mit Küstengemeinden zusammen, um globale und regionsspezifische Herausforderungen zu identifizieren sowie gemeinsam Anpassungslösungen zu entwerfen, weiterzuentwickeln und auszutauschen. Das Projekt basiert auf einem bestehenden Zusammenschluss, dem „All-Atlantic Network of Coastal Resilience Beacon Sites“. Dies sind bereits etablierte, lokal geführte Standorte, die sich der gemeinsamen Entwicklung von Lösungen durch Co-Design, Forschung und Innovation sowie der transatlantischen Kooperation verschrieben haben.

BEACONSplus schafft zudem frei zugängliche Kollaborationsplattformen, um die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Küstengemeinden bei der Entwicklung lokaler Lösungen für die Herausforderungen im Atlantikraum zu stärken. Hierzu werden neue Instrumente für den Austausch und die Kommunikation entwickelt, darunter ein Tool zur Bewertung der Klimarisiken für Küstengemeinden, das wissenschaftliches und traditionelles Wissen zusammenführt, um den Schutz und die Wiederherstellung von Küstenökosystemen zu unterstützen.

Ergänzend sollen Lösungen, bewährte Verfahren und Erkenntnisse aus gescheiterten Ansätzen allen teilnehmenden Gemeinden über eine Multimedia-Plattform zugänglich gemacht werden.

„Wir sehen bei BEACONSplus die Stärkung der Eigenverantwortung und Handlungsfähigkeit von Küstengemeinden als zentrales Ziel. Dies wird erreicht, indem die Gemeinden durch einen Multi-Akteur-Ansatz aktiv in Entscheidungsprozesse einbezogen werden, anstatt Lösungen von außen vorzugeben“, so Martin Zimmer, Koordinator des BEACONSplus-Projekts am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT).

Partnerorganisationen

• Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) GmbH (Koordinator) | Deutschland
• Freeborne Fulcrum Limited | Vereinigtes Königreich
• Resilience Mapping Canada Ltd | Kanada
• University of Galway | Irland
• Fondazione Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici | Italien
• MEOPAR Incorporated | Kanada
• National Research Council Canada | Kanada
• National Oceanography Centre | Vereinigtes Königreich
• UNESCO | Frankreich
• ICLEI – International Council for Local Environmental Initiatives – Africa | Südafrika
• University of Cape Coast | Ghana
• Centre de recherche sur les insulaires et maritimes (CERMIM) | Kanada
• Institut de recherche pour le développement | Frankreich
• Universidade Federal do Pará | Brasilien
• University of South Africa | Südafrika

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Pressemitteilung des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT)

Coastal Resilience Hub

In ihrem Artikel verweist Dr. Erika Freeman auf Beispiele wie die Abwehrstoffe, sogenannte Alderene, der kalifornischen Meeresschnecke Alderia harvardiensis. Diese verändern die Zusammensetzung der Tiergemeinschaften im Watt erheblich. Ein weiteres Beispiel ist Serotonin, bekannt als Neurotransmitter im menschlichen Gehirn, das in den Wurzeln der Rutenhirse das Bodenmikrobiom beeinflusst.

„Diese beiden Beispiele aus aktuellen Studien werfen ein neues Licht auf die Bedeutung chemischer Verbindungen in ökologischen Prozessen und legen nahe, dass die Wissenschaft bisher seltene, aber wirkungsvolle Moleküle zugunsten zugunsten häufiger auftretender Moleküle übersehen hat“, sagt Erika Freeman, Leiterin der Forschungsgruppe „Aquatische Biogeochemie des Kohlenstoffs“ am IGB. Sie bietet in ihrem Artikel anderen Forschenden einen Rahmen, um systematisch nach solchen Molekülen in verschiedenen Ökosystemen zu suchen.

Schlüsselmoleküle als Gegenstück aus der Chemie zu den Schlüsselarten in der Biologie

Der Begriff „Schlüsselmolekül“ lehnt sich an das Konzept der „Schlüsselarten“ an, das 1969 vom Ökologen Robert Paine eingeführt wurde. Robert Paine zeigte, dass das Entfernen einer einzelnen Seesternart eine gesamte Küstengemeinschaft destabilisieren kann. Erika Freeman überträgt dieses Konzept auf die Chemie und postuliert, dass seltene Moleküle mit überproportionalen Effekten zentrale Akteure in ökologischen Prozessen sein können.

Bereits im Jahr 2007 prägten die Neuroökologen Richard Zimmer und Ryan Ferrer den Begriff „Schlüsselmoleküle“ und illustrierten dessen Logik anhand konkreter Beispiele. Erika Freeman betont, dass bisher systematische Belege für die Wirkung solcher Moleküle in realen Gemeinschaften sowie praktische Methoden zu ihrer Identifizierung fehlten. Ihr Artikel zeigt auf, dass aktuelle Studien nun beides liefern.

In einer dieser Studien wurde die Wirkung von Alderenen untersucht, die von der Meeresschnecke Alderia harvardiensis produziert werden. Obwohl diese Moleküle nur etwa 0,1 Prozent des Körpergewichts der Schnecken ausmachen, reorganisieren sie die gesamte Tiergemeinschaft des Watts über vier Tierstämme hinweg: Sie wehren einige Arten ab und ziehen andere an. Eine weitere Studie beleuchtete die Wurzeln der Rutenhirse. Unter Stickstoffstress wirken die seltenen Metaboliten Serotonin und Ectoin als Schlüssel-Signale, die das Wurzelmikrobiom der Pflanze umgestalten.

Erika Freeman definiert vier Kriterien zur Identifikation von Schlüsselmolekülen: Seltenheit des Moleküls, erhebliche Wirkung auf das Ökosystem, Wirkung über ein einzelnes Ziel hinaus und Unersetzbarkeit durch andere Moleküle. Sie verweist auf moderne Methoden wie die Netzwerkanalyse hochauflösender Massenspektrometriedaten, Experimente mit vereinfachten künstlichen Ökosystemen und maschinelles Lernen, um solche Moleküle aufzuspüren.

„Lange Zeit gingen wir davon aus, dass die Moleküle, die in den größten Mengen vorhanden sind, auch die wichtigsten sind“, sagt Erika Freeman. „Diese Studien zeigen jedoch, dass ein Molekül verschwindend selten sein kann und dennoch eine ganze Gemeinschaft zusammenhält – genauso wie ein einzelnes seltenes kleines Tier das Ökosystem einer Küstenlinie prägt. Sobald man anfängt, nach diesen wenigen wirkungsvollen Molekülen zu suchen, beginnt man, die Natur ein wenig anders zu sehen.“

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

Chronische Entzündungen der Atemwege, wie beispielsweise das allergische Asthma, entstehen durch ein komplexes Zusammenspiel unterschiedlicher Faktoren. Das angeborene Immunsystem gerät dabei aus dem Gleichgewicht und reagiert übermäßig auf eigentlich harmlose Umweltreize. Eine zentrale Rolle bei dieser Fehlregulation spielt das sogenannte NLRP3-Inflammasom. Dieser Proteinkomplex ist eine Art molekularer Entzündungsschalter, der auf Gefahrensignale reagiert und Immunreaktionen auslöst. Bei einer Überaktivierung trägt dieser Mechanismus zur Entstehung chronischer, also dauerhafter, Entzündungsprozesse bei. Das Inflammasom gilt daher als wichtiges therapeutisches Ziel, um chronische Entzündungserkrankungen in Zukunft besser behandeln zu können.

Ein Forschungsteam des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) und der Universität Bonn hat in Zusammenarbeit mit Gruppen des Universitätsklinikums Bonn, der Universität Graz und der Queen’s University Belfast einen neuen Ansatzpunkt entdeckt, um diese überschießenden Entzündungsreaktionen im menschlichen Körper gezielt zu reduzieren. Im Fokus steht dabei das synthetische Peptid Pep19-2.5. Es gehört zur Klasse der membranaktiven Peptide, die sich gezielt an bakterielle Zellmembranen anlagern können. Die Forschenden zeigen, dass Pep19-2.5 auch an Membranen von menschlichen Immunzellen binden kann. Diese Eigenschaft macht das Peptid besonders interessant für die Kontrolle einer überschießenden natürlichen Immunantwort, da ein entscheidender Schritt der Inflammasom-Aktivierung an inneren Membranen der Immunzellen stattfindet.

Im Rahmen der Studie wurde die Wirkung des Peptids zunächst in vitro an Zelllinien und primären menschlichen Immunzellen untersucht. Dabei standen insbesondere Monozyten und Makrophagen im Fokus, die als Zellen des angeborenen Immunsystems sowohl im Blut als auch in Organen wie der Lunge eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr spielen.

Die Forschenden lösten mit einem Wirkstoff, der wie ein Zündschlüssel die Aktivierung des Inflammasoms in der Zelle startet, gezielt Entzündungsreaktionen aus. Der komplexe Mechanismus der Aktivierung des NLRP3 Inflammasoms wurde dabei Schritt für Schritt auf Angriffspunkte des Peptids abgeklopft. Mit hochempfindlichen biophysikalischen Methoden konnten sie an Modellen der Immunzellmembran und an lebenden Zellen jetzt die Zielstruktur des Peptids Pep19-2.5 in der Immunzelle identifizieren und damit aufklären, wie die Wirkung des Peptids auf die Fettstrukturen in der Zellmembran die Inflammasomaktivierung abbremsen kann. Das dies nicht nur mit der Modellsubstanz als Auslöser funktioniert, zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Experimenten mit Hausstaubmilbenextrakt, der in Immunzellen starke Entzündungsreaktionen des NLRP3-Inflammasoms auslöst, die bei Hausstaubmilben-Allergikern Atemwegsentzündungen und Asthma auslösen können.

Im zweiten Schritt überprüfte das Team die Wirkung in einem Mausmodell für Hausstaubmilben-Asthma. Dabei wurde das Peptid als Nasenspray über die Atemwege verabreicht. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass das Peptid die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms hemmt und das über einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus. Pep19-2.5 dockt in der Zelle gezielt an ein Markerlipid an, verändert die Eigenschaften der umgebenden Membranlipide und beeinflusst so die Weiterleitung entzündlicher Signale, bevor es zur Aktivierung des Inflammasoms kommt. Dies führte sowohl in menschlichen Immunzellen als auch im Tiermodell zu einer deutlich reduzierten Freisetzung entzündungsfördernder Botenstoffe. Im Tiermodell zeigte sich zudem eine deutlich abgeschwächte Entzündungsreaktion in den Atemwegen sowie eine verbesserte Lungenfunktion.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich zentrale Entzündungsprozesse über die Zellmembran der Immunzellen gezielt beeinflussen lassen. Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Therapien bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen der Atemwege“, so Prof. Andra Schromm, Leiterin der Forschungsgruppe Immunbiophysik am Forschungszentrum Borstel, die Mitglied im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ und im Forschungsschwerpunkt „Kiel Nano, Surface and Interface Science“ ist.

Die Befunde der Studie haben weit über die Wirkung auf durch Hausstaubmilben ausgelöstes Asthma Bedeutung. „Das NLRP3-Inflammasom spielt bei einer ganzen Reihe von altersbedingten chronischen Entzündungserkrankungen wie Herzkreislauf-Erkrankungen, Neuroinflammation und chronisch entzündlichen Darmerkrankungen eine Rolle. Der Einsatz eines Peptids zur Kontrolle des Inflammasoms ist ein pharmakologisch völlig neuer Ansatz“, erklärt Prof. Günther Weindl vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn, der Mitglied in den Transdisziplinären Forschungsbereichen „Life & Health“ und „Sustainable Futures“ ist. Der Bedarf nach geeigneten Wirkstoffen ist groß. Bisher konzentriert sich die Suche nach geeigneten Wirkstoffen auf kleine synthetische Moleküle nach dem Schlüssel-Schloss Prinzip. Die Befunde dieser Studie eröffnen mit dem biologienahen Peptid eine interessante neue Alternative.

Über Pep19-2.5

Pep19-2.5, auch bekannt unter dem Namen Aspidasept, wurde am Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum entwickelt, um bei der Therapie systemischer Infektionen, wie einer Sepsis und bei Haut- und Weichteilinfektionen eingesetzt zu werden. Die nun entdeckte Wirkung als Hemmstoff des NLRP3-Inflammasoms eröffnet dem bereits gut erforschten Peptid ein völlig neues therapeutisches Anwendungsfeld. Für diese neu entdeckte Funktion als Inflammasom-Inhibitor wurde nun ebenfalls eine Patentanmeldung eingereicht.

Förderung

Die Studie wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Graduiertenkollegs GRK2873, den Europäischen Forschungsrat (ERC) sowie die Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder im Exzellenzcluster ImmunoSensation gefördert. Zusätzliche Unterstützung kam von der Leibniz-Forschungsallianz „Leibniz Health Technologies" und der Studienstiftung des deutschen Volkes.

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Pressemitteilung des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB)

Das biologische Alter eines Menschen stimmt nicht immer mit seinem kalendarischen (chronologischen) Alter überein. Lebensstil, Umweltfaktoren oder Erkrankungen können den Alternsprozess beschleunigen oder verlangsamen. Um diese Unterschiede messbar zu machen, werden seit einigen Jahren weltweit sogenannte epigenetische Uhren eingesetzt. Viele von ihnen basieren auf alternsbedingten Veränderungen der DNA-Methylierung – chemischen Markierungen auf der DNA, die beeinflussen können, wie Gene reguliert werden.

Heute zählen epigenetische Uhren zu den wichtigsten Biomarkern der Alternsforschung. Sie werden genutzt, um Alternsprozesse zu untersuchen, alternsbedingte Erkrankungen besser zu verstehen und die Wirksamkeit möglicher Anti-Aging-Interventionen zu bewerten. Trotz ihrer hohen Genauigkeit blieb bislang eine entscheidende Frage unbeantwortet: Welche biologischen Prozesse spiegeln diese epigenetischen Uhren tatsächlich wider?

Ein Blick in die „Black Box“ epigenetischer Uhren

Um diese Wissenslücke zu schließen, untersuchten Forschende des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena gemeinsam mit internationalen Partnern der Hebrew University of Jerusalem, der University of Edinburgh und der Queen Mary University of London systematisch die DNA-Methylierungsstellen etablierter epigenetischer Uhren sowie deren regulatorische Funktion. Im Mittelpunkt standen die Bindestellen von Transkriptionsfaktoren – Proteinen, die Gene an- oder abschalten und damit zentrale Prozesse der Genregulation steuern. Die Studienergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlicht.

„Epigenetische Uhren liefern beeindruckend präzise Vorhersagen des chronologischen Alters. Dennoch wissen wir bislang überraschend wenig über die biologischen Mechanismen, die hinter diesen Vorhersagen stehen“, erklärt Tushar Patel, Erstautor der Studie. Die systematische Analyse der von den meisten Uhren verwendeten DNA-Methylierungsstellen ergab, dass viele dieser Stellen nicht innerhalb experimentell nachgewiesener Bindestellen für Transkriptionsfaktoren liegen.

„Deshalb stellten wir uns die Frage, ob sich die biologischen Uhren nicht verbessern lassen, indem man sie auf Regionen des Genoms aufbaut, die die Genexpression direkt beeinflussen“, ergänzt Prof. Steve Hoffmann, Gruppenleiter am FLI und einer der korrespondierenden Autoren der Studie.

Mit diesem Ansatz gelang es den Forschenden, eine kleinere Gruppe regulatorischer DNA-Methylierungsstellen zu identifizieren, die besonders eng mit Alternsprozessen verknüpft sind. Dazu gehören unter anderem Signalwege, die an der Produktion von Interleukin-1β sowie am Fettsäurestoffwechsel beteiligt sind. Dies deutet auf molekulare Signalwege hin, die möglicherweise direkt zum biologischen Altern beitragen.

„Unser Modell gehört zu den bislang genauesten epigenetischen Uhren, die entwickelt wurden. Noch wichtiger ist jedoch, dass es, im Gegensatz zu anderen epigenetischen Uhren, Hinweise auf die biologischen Mechanismen liefert, die unser Altern unmittelbar beeinflussen können,“, betont Alena van Bömmel, Letztautorin und korrespondierende Autorin der Studie. Sie wurde kürzlich auf die Professur für Neuroepigenetik und Data Science an die Ludwig-Maximilians-Universität München berufen.

Neue epigenetische Uhr verbindet Genauigkeit und biologische Interpretierbarkeit

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse entwickelte das Team eine neue epigenetische Uhr, die TFMethyl Clock. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen berücksichtigt diese gezielt DNA-Methylierungsstellen, die sowohl alternsabhängig sind als auch innerhalb von Bindestellen für Transkriptionsfaktoren liegen. Ergänzt wurde dieser Ansatz durch neue Methoden der Datenverarbeitung, die biologisch ähnliche Methylierungsmuster zusammenfassen. Dadurch konnten Störfaktoren reduziert und die Vorhersagegenauigkeit sowie die Robustheit des Modells weiter verbessert werden.

Die neue Uhr erreichte eine Vorhersagegenauigkeit, die mit etablierten Modellen vergleichbar ist und in einigen Fällen diese übertrifft. Gleichzeitig liefert sie deutlich tiefere Einblicke in die biologischen Prozesse, die den Alternssignaturen zugrunde liegen, sowie in die molekularen Netzwerke, mit denen diese verknüpft sind. So fanden die Forschenden Hinweise auf die Beteiligung von Signalwegen, die unter anderem mit der Produktion des Entzündungsbotenstoffs Interleukin-1β und dem Fettsäurestoffwechsel zusammenhängen. Darüber hinaus zeigten etwa drei Viertel der vom Modell identifizierten Zielgene alternsabhängige Veränderungen ihrer Genaktivität – ein Hinweis darauf, dass die ausgewählten Marker tatsächlich funktionell relevante Alternsprozesse widerspiegeln.

Von Biomarkern zu Werkzeugen in der Alternsforschung

Die Studie liefert damit nicht nur eine verbesserte Methode zur Bestimmung des biologischen Alters, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten, die biologischen Mechanismen des Alterns systematisch zu untersuchen. Langfristig könnten biologisch besser interpretierbare epigenetische Uhren dazu beitragen, die molekularen Ursachen alternsbedingter Veränderungen gezielter zu identifizieren und neue Ansatzpunkte für Prävention und Therapie alternsassoziierter Erkrankungen zu entwickeln.

„In Zukunft könnten epigenetische Uhren weit mehr als nur präzise Biomarker sein,“ betonen die Forschenden. „Sie könnten uns dabei helfen zu verstehen, welche regulatorischen Netzwerke am Alternsprozess beteiligt sind – und damit neue Wege für die Alternsforschung eröffnen.“

Publikation

Enhancing the performance and interpretability of epigenetic clocks. Tushar Patel, Robert Schwarz, Konstantin Riege, Miri Varshavsky, Anne Richmond, Riccardo E Marioni, Hans A Kestler, Tommy Kaplan, Steve Hoffmann, Alena van Bömmel. Nucleic Acids Research, Volume 54, Issue 13, 22 July 2026, gkag661, https://doi.org/10.1093/nar/gkag661
https://academic.oup.com/nar/article/54/13/gkag661/8725950

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut (FLI)

Kinder sollten schon früh vielfältige Geschmäcker, gesunde Zubereitungsarten und ausgewogene Mahlzeiten kennenlernen. In der Realität aber essen viele von ihnen zu oft hochverarbeitete Lebensmittel – auf dem Heimweg beim Imbiss, als Fertigessen aus dem Supermarkt oder per Lieferdienst. Was auf den Tisch kommt, prägt Gewohnheiten fürs Leben. Übergewicht und andere Folgeerkrankungen können das Ergebnis sein. Laut der KiGGS-Studie des Robert Koch-Instituts sind 15,4 Prozent der Drei- bis 17-Jährigen von Übergewicht betroffen, 5,9 Prozent haben eine Adipositas, jedes siebte Kind im Land.

„Vielfältige Speisen und gute Ernährung lernen viele Kinder nicht zu Hause, sie brauchen dafür andere Erfahrungsräume. Kita und Schule sind genau das“, erklärt PD Dr. Antje Hebestreit, Fachgruppenleiterin Verhalten und Gesundheit am BIPS. Sie fügt an: „Kinder verbringen täglich viele Stunden in der Schule. Was dort auf den Tisch kommt, trägt maßgeblich dazu bei, ob Kinder lernen, gesund zu essen. Es ist einer der wichtigsten Hebel, die wir haben.“ 

Erste systematische Untersuchung des Schulessens in Bremen

Hebestreit arbeitet seit Jahren daran, genau diesen Hebel zu verstehen. Seit Oktober 2024 leitet sie das Projekt GENAU – Gesunde und nachhaltige Gemeinschaftsverpflegung in Bremer Schulen. Es ist die erste systematische Untersuchung des Schulessens in Bremen: Was landet wirklich auf dem Teller? Wie viel davon entspricht dem, was die Deutsche Gesellschaft für Ernährung e. V. (DGE) für die Schulmahlzeit empfiehlt? 

Hintergrund ist ein politisches Vorhaben, das Bremen vor Jahren ambitioniert anging. Im Februar 2018 beschloss der Bremer Senat den sogenannten Aktionsplan 2025 für die Stadt Bremen. Ein stufenweises Programm, das die gesamte öffentliche Gemeinschaftsverpflegung der Stadt auf hohe Qualitätsstandards und schrittweise auf bis zu hundert Prozent Bioprodukte heben sollte. Bremen war damit die erste deutsche Stadt mit einem solchen Beschluss. 

Nun, da der Aktionsplan formal ausläuft, stellt sich die entscheidende Frage: Was wurde daraus? Das BIPS versucht mit GENAU diese Frage zu beantworten. Das GENAU-Projekt, gefördert durch die Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft, prüft und bewertet die Speisepläne und die Zusammensetzung der Mittagsmahlzeiten weiterführender Schulen anhand der Qualitätsstandards der DGE und ermittelt den Anteil ökologisch erzeugter Lebensmittel. Ergänzend finanziert das BIPS ein Vorhaben, das sich mit der Akzeptanz und Umsetzung befasst und von PD Dr. Sarah Forberger geleitet wird. Es untersucht die strukturellen Bedingungen des Schulessens: Was sagen Schülerinnen und Schüler, Schulleitungen, Caterer und Behörden dazu? Was läuft gut, was nicht?

Die Haupterhebungswelle fand im November und Dezember 2025 statt – bewusst zum Zeitpunkt des Aktionsplan-Endes. Das Ergebnis ist durchwachsen: „Im Schnitt erfüllten die Speisenanbietenden im Land Bremen bei der Mischkostlinie 57 Prozent der bewerteten DGE-Häufigkeitskriterien, bei der vegetarischen Linie 62 Prozent. Das ist mehr als die Hälfte, aber eben auch deutlich weniger als das, was möglich wäre“, sagt Dr. Maike Wolters, Koordinatorin der Studie am BIPS. Besonders schwierig sei die Umsetzung beim fettreichen Fisch, bei Vollkornprodukten und bei Nüssen oder Ölsaaten. 

Hoher Bioanteil

Beim Bioanteil zeigt sich ein positives Ergebnis: In der Stadt Bremen, in der der Aktionsplan 2025 galt, lag der durchschnittliche Anteil ökologisch erzeugter Lebensmittel an der verwendeten Menge bei 65 Prozent. In Bremerhaven, das dem Aktionsplan 2025 nicht unterlag, liegt er dagegen bei sieben Prozent. Wolters betont, die Zahlen zur Einhaltung der Qualitätskriterien wie auch zum Anteil ökologisch erzeugter Lebensmittel seien mit Vorsicht zu interpretieren, weil nicht alle Anbieter vollständige Daten liefern konnten. „Aber die Richtung ist eindeutig.“ 

Elf von zwölf Speisenanbietenden, die im Land Bremen weiterführende, öffentliche Schulen versorgen, beteiligten sich an der Erhebung. Eine bemerkenswert hohe Beteiligungsquote, die zeigt, dass das Projekt von den Anbietenden und der Schulbehörde ernst genommen wird. „Dass das Umwelt- und Wissenschaftsressort und die Schulbehörde dabei ressortübergreifend so gut zusammenarbeiten, ist in Deutschland alles andere als selbstverständlich“, lobt Hebestreit und wertet das als ermutigendes Signal: „Nur wenn Schulen, Caterer und Behörden an einem Strang ziehen, kommen wir ans Ziel. Bremen zeigt, dass das möglich ist.“

Was noch kommt

GENAU ist noch nicht abgeschlossen. Die dritte Erhebungswelle läuft derzeit. Sie soll zeigen, wie sich die Lage ein halbes Jahr nach Ende des Aktionsplans entwickelt hat. Zudem werden die Daten aus beiden Teilprojekten zusammengeführt. Damit kann die Frage beantwortet werden, ob und warum Schülerschaft, Lehrkräfte und Speiseanbietende das Essen und die Vorgaben akzeptieren, denn ohne Akzeptanz bei Behörden, Schulen und Speiseanbietenden bleibt auch das beste Schulessen liegen. Zudem berechnet das Team die durch die Umstellung entstandenen Modellkosten und Klimafolgekosten: Was würde es kosten, auf bio-regionale (oder ökologische) Produkte umzustellen? Und welche Hürden stehen dem im Weg? „Was wir hier sehen, ist kein Bremer Sonderproblem“, sagt Hebestreit. „Die Frage, wie wir Schulessen in Deutschland wirklich gut machen, ist eine nationale Frage. Bremen ist gerade nur das Labor.“

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Abschlussbericht des Senats zur Umsetzung des Aktionsplans 2025

Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Präventionsforschung und Epidemiologie – BIPS (BIPS)

Als zentrales Instrument wird der „Community Geo-Investment Passport“ vorgestellt, der offene Daten, Satelliteninformationen und lokal validierte Daten kombiniert, um Investitionspotenziale sichtbar zu machen und die Planung von Entwicklungsprojekten zu erleichtern. Die Ergebnisse zeigen, dass digitale Dienstleistungen einen wichtigen Beitrag zur wirtschaftlichen Entwicklung und zum Wiederaufbau ländlicher Räume leisten können, wenn sie in lokale Verwaltungsstrukturen eingebettet, durch gezielten Kompetenzaufbau begleitet und auf transparenten Datensystemen aufgebaut werden. Gleichzeitig verdeutlichen sie die Bedeutung von Wissenstransfer, institutioneller Zusammenarbeit und der aktiven Einbindung lokaler Akteure für eine erfolgreiche digitale Transformation.

Der Policy Brief entstand im Rahmen des vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) geförderten Projektes „Digitale Transformation für nachhaltige Entwicklung: Deutsch-ukrainische Perspektiven für zukünftige Agrar- und Ernährungssysteme Europas“ (DigiAgrar_UA).

Wichtige Impulse lieferten vier internationale Expertengespräche sowie der DigiAgrar_UA-Workshop im November 2025 am IAMO in Halle (Saale). Die Diskussionen machten deutlich, dass die digitale Transformation der ukrainischen Agrar- und Ernährungswirtschaft maßgeblich von der engen Zusammenarbeit zwischen Unternehmen, Forschungseinrichtungen, Start-ups und politischen Akteuren getragen wird. Wertvolle Einblicke lieferten dabei die Erfahrungen führender ukrainischer Agrar- und IT-Unternehmen wie Astarta Holding, EOS Data Analytics, SmartFarming, TG Consulting, UNIT.City und des Ukrainian Startup Fund. Diese Akteure entwickeln und implementieren innovative digitale Lösungen in enger Kooperation mit Universitäten, Forschungseinrichtungen, Start-ups und internationalen Partnern. Dadurch fördern sie den Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Praxis und tragen dazu bei, moderne Technologien wie Geodatenanalysen, Satellitenmonitoring, Künstliche Intelligenz, digitale Plattformen und datenbasierte Managementsysteme schneller in die landwirtschaftliche Produktion sowie in die gesamte Agrar- und Ernährungswirtschaft zu integrieren.

„Die Erfahrungen aus POLIDIH und die Beiträge führender ukrainischer Agrar- und IT-Unternehmen zeigen, dass digitale Technologien erheblich zur Produktivitätssteigerung, zur Verbesserung der Markttransparenz und zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen können“, sagt IAMO-Wissenschaftler Dr. Oleksandr Perekhozhuk. „Innovationen entfalten ihr Potenzial insbesondere dort, wo Wissenschaft, Wirtschaft und Politik eng zusammenarbeiten.“

Der IAMO Policy Brief 52 „Digitale Lösungen und Dienstleistungen für ländliche Gemeinden: Erkenntnisse aus dem Polissia Digital Innovation Hub (POLIDIH)“ ist in der deutschen, englischen und ukrainischen Sprache erschienen. Die Ausgaben können auf der folgenden Webseite kostenfrei heruntergeladen werden: http://www.iamo.de/iamo-policy-briefs.

Originalpublikation

IAMO Policy Brief 52 (PDF)

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Agrarentwicklung in Transformationsökonomien (IAMO)

Mit der Einrichtung des neuen Zentrums geht die Berufung einer Unabhängigen Kommission NS-Raubgut in Bayern einher. Sie besteht aus fachlich ausgewiesenen Persönlichkeiten, die auf der Grundlage der am IfZ geleisteten Forschungsarbeit Restitutionsempfehlungen an den Freistaat Bayern aussprechen werden. Den Vorsitz soll Prof. Dr. Raphael Gross, Direktor des Deutschen Historischen Museums (Berlin), übernehmen.  Die Einrichtung des neuen Zentrums am Institut für Zeitgeschichte ist ebenso wie die Berufung der Unabhängigen Kommission Ergebnis eines Reformprozesses, mit dem Provenienzforschung und Restitutionsverfahren für die Museen in der Trägerschaft des Freistaats Bayern künftig unabhängig, transparent und wissenschaftlich fundiert organisiert werden sollen. 

Der Freistaat setzt damit Empfehlungen des Runden Tisches Historische Verantwortung um, dem unter anderem Vertreterinnen und Vertreter des Zentralrats der Juden, der Jewish Claims Conference sowie aus Persönlichkeiten aus Wissenschaft und Praxis angehörten und den der frühere IfZ-Direktor Prof. Dr. Andreas Wirsching im Auftrag von Wissenschaftsminister Markus Blume geleitet hat.  Mit der Einrichtung des Zentrums im Institut für Zeitgeschichte will Minister Blume den Umgang mit NS-Raubgut in größtmöglicher wissenschaftlicher Unabhängigkeit und außerhalb der staatlichen Museumsverwaltung sichern: „Die Ansiedlung am IfZ ist Garant für wissenschaftliche Freiheit, institutionelle Unabhängigkeit, eigenständige Verantwortung für das Personal und Einhaltung der hohen Standards der Leibniz-Gemeinschaft für wissenschaftliches Arbeiten.“

Durch das Zentrum für Provenienzforschung werden am IfZ neue Stellen für entsprechend qualifizierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entstehen. Neben den Provenienzrecherchen und dem Aufbau einer Dateninfrastruktur, die als Ausgangspunkt für die Restitutionsempfehlungen der Unabhängigen Kommission dienen werden, wird das Zentrum auch eigene Forschungen und Kooperationen durchführen.

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Pressemitteilung des Instituts für Zeitgeschichte München - Berlin (IfZ)

Pressemitteilung des Bayerischen Staatsministeriums für Wissenschaft und Kunst: Neuausrichtung der Provenienzforschung in Bayern

Gazellen, die auf ihrer Suche nach Futterplätzen weite Distanzen in den mongolischen Steppen zurücklegen. Zugvögel, die jedes Jahr Tausende Kilometer zwischen Brut- und Wintergebieten bewältigen. Rothirsche, die während ihrer Brunft Reviere durchqueren, um Paarungspartner zu finden: Bewegung ist ein Grundprinzip tierischen Lebens. Sie entscheidet darüber, wo Tiere Nahrung finden, wie sie Partnern begegnen, ob neue Lebensräume erschlossen werden und ob ein genetischer Austausch zwischen Populationen stattfindet. „Unterschiede im Bewegungsverhalten können darüber bestimmen, ob eine Art sich erfolgreich an Umweltveränderungen anpasst oder verschwindet. Damit ist tierische Mobilität weit mehr als reine Fortbewegung – sie ist ein zentraler Motor ökologischer Prozesse und formt die Struktur von Lebensräumen und Gemeinschaften maßgeblich“, erläutert Prof. Dr. Thomas Müller, VEBITA-Sprecher und Direktor des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums sowie Professor an der Goethe-Universität Frankfurt. Er fährt fort: „Bewegungsdaten ermöglichen direkte Einblicke in das Verhalten von wildlebenden Tieren. Die bereits existierende globale Forschungsdatenbank Movebank enthält solche Daten für hunderttausende Individuen und wird kontinuierlich nahezu in Echtzeit aktualisiert. Allerdings werden diese Daten bisher kaum für Studien genutzt, um Verhaltensvielfalt als wichtige Dimension von Biodiversität im globalen Wandel zu verstehen und vorherzusagen.“

Genau hier setzt der neue LOEWE-Schwerpunkt „Verhaltensplastizität im Wandel: Biologging als Schlüssel zur Erfassung tierischer Anpassungsfähigkeit (VEBITA)“ an. Innerhalb von vier Jahren wird das VEBITA-Team Bewegungsdaten aus Tiersensoren – sogenannte Biologging-Daten – nutzen, um systematisch zu untersuchen, wie flexibel und anpassungsfähig Tiere auf Umweltveränderungen reagieren. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend für ein verbessertes, vorausschauendes Umweltmonitoring genutzt werden. „Das Bewegungsverhalten von Tieren ist nicht nur entscheidend für ihr eigenes Überleben, sondern auch für intakte Ökosysteme sowie für das menschliche Wohlergehen“, erläutert Prof. Dr. Nina Farwig, Co-Sprecherin von VEBITA von der Philipps-Universität Marburg und weiter: „Zentrale Ökosystemfunktionen wie beispielsweise die Bestäubung vieler Nutzpflanzen oder die Ausbreitung von Samen hängen von Tierbewegungen ab.“  

Mithilfe von Künstlicher Intelligenz sollen Muster und ungewöhnliche Verhaltensweisen erkannt sowie die Anpassungsfähigkeit von Tieren an Umweltveränderungen untersucht werden. Auffälligkeiten werden möglichst in Echtzeit erfasst. Gemeinsam mit Entscheidungsträger*innen aus Naturschutz und Praxis werden konkrete Anwendungsfälle zur Nutzung der neuen Erkenntnisse in einem transdisziplinären Dialog lokal, national und international erarbeitet. „Die Ergebnisse sollen auch dazu beitragen, Veränderungen frühzeitig zu erkennen und ein vorausschauendes Umweltmonitoring zu ermöglichen, das Forschung, Politik und Naturschutz bei Entscheidungen unterstützt und auch Risiken wie die Ausbreitung von Krankheiten besser einschätzbar macht. In zwei regionalen Fallstudien – zu Fernwanderungen mongolischer Gazellen und zur Migration ausgewählter Großvögel in Hessen – gehen wir dabei in den Dialog mit lokalen Entscheidungsträger*innen, um die Potentiale für ein neues, transformatives Umweltmonitoring auszuloten“, so Prof. Dr. Flurina Schneider, wissenschaftliche Geschäftsführerin des ISOE sowie Professorin an der Goethe-Universität.

VEBITA ist trans- und interdisziplinär aufgestellt und greift auf ein etabliertes nationales (Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie, MPIAB) und internationales (Smithsonian Conservation Biology Institute, SCBI) wissenschaftliches Netzwerk zurück. Zudem bindet der LOEWE-Schwerpunkt Praxispartner aus der Wirtschaft (KPMG Deutschland, d-fine), Regierungsorganisationen (Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie, HLNUG) und Nichtregierungsorganisationen (Frankfurt Conservation Center (FCC); Hessische Gesellschaft für Ornithologie und Naturschutz, HGON; Wildlife Science and Conservation Center of Mongolia, WSCCM) ein.  

„Tierbewegungen sind ein zentraler Schlüssel, um die Biodiversität im globalen Wandel zu erforschen. Ein zentrales Ziel von VEBITA ist es daher, die Voraussetzungen zu schaffen, um die weltweit größte Datenbank für Biologging-Daten – Movebank – langfristig zu sichern und die Forschung zu Tierbewegungen nachhaltig in Hessen zu stärken. Wir möchten eine Grundlage schaffen, um Tierbewegungen besser zu verstehen und dieses Wissen für Forschung, Naturschutz und Gesellschaft nutzbar machen. Durch die LOEWE-Förderung des Landes Hessen sind wir diesem Ziel einen entscheidenden Schritt nähergekommen. Für dieses starke Vertrauen, die verlässliche Unterstützung und die Möglichkeit, dieses zukunftsweisende Forschungsfeld in Hessen weiter auszubauen, danken wir dem Land Hessen ausdrücklich“, schließt Müller.

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Pressemitteilung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN)

NextGO Epi ist das einzige europäische Unternehmen, das Galliumoxid-Epitaxiewafer in Industriequalität mit bis zu vier Zoll Durchmesser fertigt. Das Material bildet die elektrisch aktive Schicht der nächsten Generation von Leistungshalbleitern: Bauelemente auf Galliumoxid-Basis halten höheren Spannungen stand und arbeiten effizienter als das heute gängige Siliziumkarbid oder Galliumnitrid. Die Technologie steckt im Kern jeder Stromübertragung, von Ladesäulen für Elektrofahrzeuge über Wechselrichter für erneuerbare Energien bis hin zu KI-Rechenzentren und Systemen zur Raketenortung.

Angeführt wurde die Pre-Seed-Runde von Vireo Ventures, unter Beteiligung von Ultratech Capital Partners, IBB Ventures sowie Business Angel Boris Habets. Nur eine Woche nachdem die Europäische Kommission mit dem Chips Act 2.0 ihren bislang ambitioniertesten Vorstoß für Europas Halbleitersouveränität vorgestellt hat, markiert die Runde das erste institutionelle Investment in Europas einzigen Hersteller von Galliumoxid-Epiwafern. Das frische Kapital fließt in die Beschleunigung der Produktentwicklung, den Ausbau des Teams und die Stärkung der kommerziellen Präsenz in Europa und auf den globalen Märkten.

„Ta-Shun und sein Team bei NextGO Epi haben eine großartige Zukunft vor sich. Sie verbinden tiefes technisches Know-how mit modernsten Fertigungskapazitäten, um Galliumoxid-Halbleiter zu produzieren, die die Elektronik der nächsten Generation revolutionieren werden. Wir freuen uns sehr, sie am Beginn ihres Weges zum führenden Anbieter dieser zunehmend strategischen Schlüsseltechnologie zu begleiten“, sagt Damian Perl, Gründer und General Partner von Ultratech Capital Partners.

Das Gründungsteam vereint mehr als zehn Jahre Erfahrung in Galliumoxid-Forschung und Epitaxie, untermauert durch zwei internationale Patente und über 30 wissenschaftliche Publikationen. Unterstützt wird das Unternehmen zudem von Dr. Jochen Linck, ehemaliger COO von Aixtron, der als Operating Partner das Wachstum und die kommerzielle Skalierung von NextGO Epi begleitet.

„Galliumoxid ist für die Leistungselektronik, was Silizium für die Computertechnik war – und Europa sollte diese Wertschöpfungskette besitzen“, sagt Dr. Ta-Shun Chou, CEO und Mitgründer von NextGO Epi. „Wir bauen die Materialbasis, die die nächste Energierevolution möglich macht. Und wir bauen sie in Europa.“

Stephan Schulze, Investment Director bei IBB Ventures, ergänzt: „NextGO Epi kommerzialisiert eine Technologie, die auf dem Kontinent einzigartig ist. Entwickelt in Berlin, verwurzelt im starken Forschungsökosystem der Stadt und ihrer jahrzehntelangen Halbleiterexpertise, ist das Unternehmen bestens positioniert, um zu einem zentralen europäischen Lieferanten von Galliumoxid-Epiwafern zu werden.“

Der Chip, bei dem sich Europa keine Importabhängigkeit leisten kann

Der im Juni vorgestellte Chips Act 2.0 der Europäischen Kommission zielt ausdrücklich darauf ab, Europas Abhängigkeit von asiatischen und US-amerikanischen Lieferanten bei jenen Halbleitermaterialien zu verringern, die Elektrofahrzeuge, KI-Server und das Stromnetz der Energiewende antreiben. NextGO Epi ist genau die Art von Unternehmen, die diese Politik hervorbringen soll: Es baut die grundlegende Lieferkette auf, die Europa braucht, um die nächste Welle der Energie- und Mobilitätswende anzuführen.

Galliumoxid bietet gegenüber dem heute verbreiteten Siliziumkarbid einen erheblichen Effizienzsprung: Das Material ist zehnmal energieeffizienter, verkraftet eine bis zu sechsmal höhere Spannungsdichte und lässt sich um bis zu 75 Prozent günstiger herstellen. Das dreiköpfige, durchgängig promovierte Gründerteam – Dr. Ta-Shun Chou, Dr. Andreas Popp und Dr. Andreas Fiedler – hat über ein Jahrzehnt daran gearbeitet, defektfreies Galliumoxid in Industriequalität zu entwickeln, mit starker Unterstützung des IKZ. „Das Wissenschafts- und Technologieprogramm des IKZ hat sich der Entwicklung und Bereitstellung von Kristallen höchster Qualität für Elektronik und Photonik verschrieben. Im Fall unserer Ausgründung NextGO Epi freue ich mich, sagen zu können: Höchste Qualität gilt hier nicht nur für das Galliumoxid-Produkt, sondern gleichermaßen für das Gründerteam“, erklärt IKZ-Direktor Prof. Dr. Thomas Schroeder.

Vom Labor in die Produktion: Kunden auf drei Kontinenten

Das Unternehmen produziert bereits, erzielt Umsätze und beliefert Kunden auf drei Kontinenten. Kern des Produkts ist das Aufwachsen einer epitaktischen Galliumoxid-Schicht – der sogenannten „Epi-Schicht“ – auf ein Wafersubstrat. Sie bildet den elektrisch aktiven Teil eines Hochleistungs-Halbleiterbauelements. NextGO Epi ist das einzige europäische Unternehmen, das diese Schicht aus Galliumoxid in der von Industriekunden geforderten Qualität herstellt.

Die naheliegendste Anwendung ist das Laden von Elektrofahrzeugen: Eine Ladesäule mit Bauelementen auf Basis des NextGO-Epi-Materials könnte ein Fahrzeug in 10 statt heute 60 Minuten vollständig laden – und das zuverlässig auch im Winter, wenn Lithium-Batterien typischerweise am schwächsten sind. Darüber hinaus steigert dasselbe Material die Effizienz von Wechselrichtern für erneuerbare Energien, Stromversorgungen in KI-Rechenzentren, Netztransformatoren und Verteidigungssystemen.

„Halbleiter mit ultrabreiter Bandlücke entwickeln sich zur entscheidenden Schlüsseltechnologie für die Hochvolt-Leistungselektronik der nächsten Generation – und Galliumoxid führt dieses Feld an. Kein anderes Material erreicht dieses Leistungsspektrum“, sagt Mischa Wetzel, Mitgründer und Managing Partner von Vireo Ventures. „Was NextGO Epi auszeichnet: Das ist kein Forschungsprojekt. Das Team produziert bereits, liefert bereits an Kunden – und weltweit kann praktisch niemand, was sie können. Diese Position, aufgebaut auf Jahren erstklassiger Forschung am IKZ, macht sie zu einem einzigartig starken Kandidaten für die Rolle als Schlüssellieferant dieser Industrie.“

Über NextGO Epi

NextGO Epi entwickelt und produziert Galliumoxid-Epitaxiewafer für Leistungshalbleiter der nächsten Generation. Gegründet in Berlin von einem Team aus Halbleiterwissenschaftlern, ist das Unternehmen Europas einziger Hersteller von Galliumoxid-Epitaxiewafern in Industriequalität – mit Anwendungen in der EV-Ladeinfrastruktur, bei erneuerbaren Energien, KI-Infrastruktur, Netzelektronik und Verteidigung. NextGO Epi unterhält mehr als 20 aktive Kooperationen mit Kunden und Forschungseinrichtungen in Europa, Asien und Nordamerika, darunter Foxconn, Gallox Semiconductor, das Ferdinand-Braun-Institut (FBH) und ITRI. Unterstützt wird das Unternehmen von der Investitionsbank Berlin, INAM, Siltronic und dem Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ). Mehr unter: www.nextgoepi.com

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Kristallzüchtung (IKZ)

Mit dem frischen Kapital will das Unternehmen die Entwicklung seiner neuartigen Bewegungssensorik-Chips beschleunigen und erste Industrie- und Robotikpartnerschaften weiter ausbauen.

Ein neues Maß an Präzision für Physical AI

Physical-AI-Systeme stehen heute vor einem grundlegenden Zielkonflikt. Kameras und visionsbasierte Systeme können Daten in großem Maßstab erzeugen. Oft fehlt ihnen jedoch die Genauigkeit, Robustheit und die verlässlichen Referenzdaten, die für präzise robotische Steuerung erforderlich sind. Am anderen Ende des Spektrums liefern Systeme zur Bewegungserfassung auf Forschungsniveau hohe Präzision. Sie bleiben jedoch teuer, komplex und außerhalb kontrollierter Umgebungen schwer einsetzbar.

All About Accuracy schließt diese Lücke mit einer robusten und skalierbaren Sensortechnologie, die speziell für industrielle Anwendungen, Robotik und Physical AI entwickelt wurde.

Im Gegensatz zu optischen Systemen ist die Technologie von All About Accuracy nicht auf Kameras angewiesen. Sie ist darauf ausgelegt, auch in Umgebungen zuverlässig zu funktionieren, die durch Verdeckung, wechselnde Lichtverhältnisse, Staub, Reflexionen oder komplexe industrielle Anlagenstrukturen geprägt sind. Da die Sensorik direkt in kompakte elektronische Module integriert ist, lässt sie sich über Wearables, Roboter, Werkzeuge, mobile Maschinen und industrielle Infrastruktur hinweg skalieren. Damit ist die Technologie besonders relevant für die nächste Generation von Robotik- und Physical-AI-Anwendungen.

Besonders relevant ist die Technologie für humanoide Roboter. Diese müssen ihre eigene Position und ihre Interaktionen mit Menschen, Objekten und Maschinen jederzeit zuverlässig erfassen können. Die Sensorik von All About Accuracy liefert dafür hochpräzise Referenzdaten und kann die Grenzen rein visionsbasierter Systeme ausgleichen.

Das Unternehmen wird das Kapital einsetzen, um die Produktentwicklung voranzutreiben und Pilotprojekte mit Robotik- und Industriepartnern auszubauen. Zu den zentralen Anwendungsbereichen zählen humanoide Robotik, Roboterkalibrierung, Bewegungserfassung und die Generierung realer Daten für Physical AI.

"Unsere Mission ist es, Maschinen Zugang zu einer präzisen physischen Realität zu geben", sagt Yori Fournier, Co-Founder und CEO von All About Accuracy. "Damit Physical AI skalieren kann, brauchen Roboter mehr als Wahrnehmung. Sie brauchen kontinuierliche, zuverlässige und hochpräzise Ground-Truth-Daten. Genau daran arbeiten wir."

"All About Accuracy adressiert eine der zentralen Infrastrukturlücken im Bereich Physical AI", sagt Philipp Hauptmann, Investment Manager bei Campus Capital by STS Ventures. "Die nächste Generation der Robotik wird zuverlässige, hochpräzise physische Daten in großem Maßstab benötigen. Der halbleiterbasierte Ansatz von AAA hat das Potenzial, zu einer grundlegenden Sensorikschicht für diesen Markt zu werden."

Binh Vu, Investment Managerin bei Brandenburg Kapital, kommentiert: "All About Accuracy zeichnet sich durch ein starkes Gründerteam, wissenschaftliche Tiefe und praktische Industrieerfahrung aus. Das Unternehmen hat das Potenzial, die Interaktion von Robotern und Physical AI mit der realen Welt deutlich zu verbessern. Mit seinem technologischen Vorsprung und dem starken Marktpotenzial ist All About Accuracy gut positioniert, um zu einem wichtigen Wegbereiter der nächsten Generation der Automatisierung zu werden."

Über All About Accuracy

All About Accuracy ist ein deutsches Deep-Tech-Unternehmen, das ultrapräzise funkbasierte Bewegungssensorik für Robotik, industrielle Automatisierung und Physical AI entwickelt. Als Spin-off des Leibniz-Instituts für innovative Mikroelektronik baut das Unternehmen auf mehr als 15 Jahren Halbleiterforschung auf, um eine neue Klasse skalierbarer, robuster und hochpräziser Bewegungssensorik-Chips auf den Markt zu bringen. Die Technologie ermöglicht es Maschinen, Bewegungen in realen Umgebungen mit Millimetergenauigkeit zu erfassen und zu verstehen. Sie unterstützt Anwendungen von Roboterkalibrierung und Simulation bis hin zur großflächigen Erzeugung physischer Daten.

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Pressemitteilung der Investitionsbank des Landes Brandenburg (ILB)

All about Accuracy

Genome Editing erlaubt es Forschenden, die DNA, die Bauanleitung in jeder lebenden Zelle, mit einer Präzision umzuschreiben, die vor einer Generation noch undenkbar war. Technologien wie CRISPR haben das nahezu zur Routine gemacht, und die Anwendungen reichen längst weit über die Medizin hinaus, von widerstandsfähigeren Nutzpflanzen über produktivere Mikroorganismen bis hin zu nachhaltigen Biomaterialien. Doch bei all diesen Anwendungen ist eine Editierung nur die halbe Arbeit: Forschende müssen die DNA anschließend auslesen, um zu bestätigen, dass die beabsichtigte Veränderung, und nur diese, tatsächlich erfolgt ist; und genau dieser Schritt ist bislang überraschend langsam und schwierig geblieben.

Forschende des IUF – Leibniz-Instituts für umweltmedizinische Forschung haben nun CleanFinder entwickelt, eine frei verfügbare, browserbasierte Plattform, die diese Editierungsergebnisse schnell und präzise auflöst — und zwar ohne sensible genomische Daten an externe Server zu senden. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Trends in Biotechnology bei Cell Press erschienen.

CleanFinder läuft vollständig in einem gängigen Webbrowser. Es muss nichts installiert werden, Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich, und — besonders wichtig — die Daten verlassen niemals den eigenen Computer der Nutzerin oder des Nutzers. Gerade bei patientenabgeleiteten und klinisch sensiblen Proben ist das entscheidend. Im Kern klassifiziert ein spezialisierter „glocaler“ Alignment-Algorithmus (Kombination aus global und lokal) das gesamte Spektrum an Editierungsergebnissen: Insertionen und Deletionen, Base-Edits, Prime-Edits und sogar Editierungen der mitochondrialen DNA — über alle gängigen Sequenzierplattformen hinweg (Illumina, Oxford Nanopore und PacBio).

Über die Kernanalyse hinaus erweitern integrierte Module den Funktionsumfang: Ein schneller „Turbo“-Modus screent komplette 96- und 384-Well-Platten auf einen Blick; ein Modul zur Erkennung von Allelverlust („allelic dropout“) deckt den verborgenen Verlust einer Genkopie auf, der sonst leicht mit einem sauberen Knockout verwechselt wird; ein integrierter Genome Viewer sagt vorher, wie eine Editierung das resultierende Protein verändert; und Design-Werkzeuge — darunter ein Donor-Oligo-Designer für Knock-ins und Tools zur Sequenzumwandlung — erleichtern die Versuchsplanung. Für große oder automatisierte Studien führt eine quelloffene Python-Kommandozeilen-Version genau dieselbe Analyse aus und ermöglicht reproduzierbare Batch-Verarbeitung sowie die nahtlose Einbindung in bioinformatische Pipelines.

Das Team validierte CleanFinder über verschiedene Editierungsstrategien und humanrelevante Zellmodelle hinweg — darunter CRISPR-Cas9- und Cas12-Knockouts und -Knock-ins, Base Editing sowie komplexes Prime Editing in humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) und blutbildenden (hämatopoetischen) Stammzellen. Gerade beim Prime Editing trennt CleanFinder die beabsichtigten präzisen Editierungen zuverlässig von unvollständigen oder fehlerhaft integrierten Produkten — eine notorisch schwierige Aufgabe — und eignet sich damit besonders für jene Zelltypen, die im Zentrum der Krankheitsmodellierung und neuartiger Zell- und Gentherapien stehen.

„Genome Editing ist heute Routine, doch die Auswertung der Daten erfordert nach wie vor Spezialwissen — und das hält viele Labore auf“, sagt Dr. Andrea Rossi, der die Studie leitete. „Wir wollten diese Hürde beseitigen. CleanFinder läuft in jedem Browser, lässt die Daten auf dem eigenen Rechner und liefert klare, umfassende Ergebnisse — damit jedes Labor, überall, seine Editierungen zuverlässig analysieren kann.“

CleanFinder ist kostenlos unter https://cleanfinder.org sowie als quelloffener Code auf GitHub verfügbar. Indem die Plattform technische und datenschutzrechtliche Hürden der Editierungsanalyse senkt, soll sie die Forschung beschleunigen — von der Krankheitsmodellierung bis zur Entwicklung neuer Zell- und Gentherapien.

Publikation

Ramachandran H, Dobner J, Nguyen T, Binder S, Tolle I, Vykhlyantseva I, Krutmann J, Miccio A, Staerk C, Brusson M, Kontarakis Z, Prigione A, Rossi A: CleanFinder: A scalable framework for comprehensive genome editing analysis. Trends in Biotechnology 2026. doi: 10.1016/j.tibtech.2026.04.024

Link: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2026.04.024

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Pressemitteilung des IUF – Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung (IUF)

Wenn Immunzellen im Tumorgewebe untersucht werden, blickt die Forschung meist dorthin, wo die Zellen den Tumor tatsächlich angreifen. Eine Studie unter Leitung von Sebastian Marwitz vom Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) zeigt jetzt: Auch die Zellen der Immunabwehr, die es nicht bis zu den Tumorzellen schaffen und stattdessen im umgebenden Bindegewebe – dem Stroma – verbleiben, tragen entscheidende Informationen über den Krankheitsverlauf.

Für die Studie, veröffentlicht im European Journal of Cancer, wurden Gewebeproben von 674 Patientinnen und Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs aus Deutschland und Schweden untersucht. Mithilfe modernster bildgebender Verfahren, der Multiplex-Immunfluoreszenz, wurden mehr als sechs Millionen einzelne Zellen erfasst und danach klassifiziert, um welchen Immunzelltyp es sich handelt und wo genau diese im Gewebe sitzen.

Das Team fand fünf wiederkehrende Muster, wie sich Immunzellen im Stroma zusammensetzen, sowie drei unterschiedliche räumliche Anordnungen. Entscheidend war dabei nicht nur, welche und wie viele Zellen im Stroma vorhanden waren, sondern auch, wie sie zueinander angeordnet sind: Die räumliche Architektur der ausgeschlossenen Immunzellen übte einen eigenständigen, deutlich messbaren Effekt auf das Überleben aus – ein Zusammenhang, der in dieser Form bislang nicht beschrieben war. „Dies verdeutlicht, dass sich Erkrankungen sich komplexer verhalten als bisher gedacht und es nicht nur darauf ankommt welcher Zelltyp wie häufig vorkommt, sondern eher mit wem er eher eine Nachbarschaft eingeht. Dieser Forschungsansatz ist ein zentraler Bestandteil unserer Arbeiten am Forschungszentrum und im Deutschen Zentrum für Lungenforschung“ so PD Dr. Sebastian Marwitz.

Die entscheidende Kombination: Patientinnen und Patienten, deren Stroma B-Zellen in hoher Dichte aufwies und bei denen Helfer-T-Zellen räumlich nah an regulatorischen T-Zellen lagen, hatten ein deutlich besseres Langzeit-Überleben. Klinisch relevant ist vor allem, dass sich das Muster auf drei gut etablierte Marker reduzieren ließ – B-Zellen, Helfer-T-Zellen und regulatorische T-Zellen. Ein solcher Test wäre mit deutlich geringerem technischem Aufwand umsetzbar, als die hochauflösenden Multiplex-Verfahren, die für die Grundlagenforschung nötig waren. Ob sich das Signatur-Muster auch bei fortgeschrittenem oder metastasiertem Lungenkrebs sowie bei Patient*innen unter Immuntherapie bestätigt, wird nun in Folgestudien geprüft.

Die Studie ist Teil der Forschung des Airway Research Center North (ARCN) im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) und entstand in Zusammenarbeit mit der Universität Uppsala sowie der LungenClinic Grosshansdorf. „Unser besonderer Dank gilt allen Mitgliedern dieses internationalen Konsortiums. Die erfolgreiche Umsetzung dieses Projekts war nur durch die gebündelte Expertise, die enge Zusammenarbeit und das gemeinsame Engagement zahlreicher Partner möglich. Eine solche wissenschaftliche Leistung entsteht nicht im Alleingang – sie ist das Ergebnis einer starken internationalen Gemeinschaft. “, so Prof. Dr. Torsten Goldmann, Leiter der Histologie am FZB.

Originalpublikation

Marwitz S, Brunnström H, Gulyas M, et al. Left behind but not left alone: Excluded cell populations in the non-small cell lung cancer stroma predict superior long-term overall survival. European Journal of Cancer 2026 Jun 9:244:116868. DOI: 10.1016/j.ejca.2026.116868

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Pressemitteilung des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB)

„Die Gesamtbilanz der deutschen Corona-Wirtschaftshilfen fällt günstig aus. Die Politik hat ihren finanziellen Spielraum schnell und entschlossen genutzt und damit viele grundsätzlich überlebensfähige Unternehmen durch eine außergewöhnliche Krise gebracht“, so Heinemann. „Für künftige Krisen müssen wir allerdings noch stärker darauf achten, dass staatliche Hilfen den notwendigen Strukturwandel nicht dauerhaft behindern. Krisenpolitik sollte schnell stabilisieren, aber mit zunehmender Dauer auch stärkere Anreize zur Anpassung der Unternehmen setzen.“

Rund 140.000 Unternehmen vor Schließung bewahrt

Die Corona-Hilfen verbesserten die Liquidität und Bonität der geförderten Betriebe und verhinderten eine hohe Zahl von Unternehmensschließungen. Eine Evaluationsstudie von Prognos und dem ZEW mit Simulationen auf Basis des Mannheimer Unternehmenspanels hat gezeigt, dass es im Jahr 2020 ohne die staatlichen Maßnahmen rund 100.000 zusätzliche Schließungen gegeben hätte. Für das Jahr 2021 kommen weitere 46.000 vermiedene Schließungen hinzu. Unter Berücksichtigung von Folgeeffekten ergibt sich somit ein Nettoeffekt von rund 136.000 geretteten Unternehmen und etwa 283.000 gesicherten Arbeitsplätzen. Gleichzeitig deutet eine berechnete Insolvenzlücke von rund 8.600 Unternehmen darauf hin, dass die Hilfen auch wirtschaftlich schwache Kleinstunternehmen vorübergehend am Markt gehalten haben. Dieser Effekt war laut der Stellungnahme jedoch im Verhältnis zur Stabilisierungswirkung gering und weitgehend temporär. Positiv bewertet Heinemann zudem die deutschen Kreditprogramme. Strenge Zugangsvoraussetzungen, das Verbot der Refinanzierung von Altschulden und Überkompensationsprüfungen begrenzen Fehlanreize.

Kurzarbeit reformieren und Steuerprivilegien vermeiden

Verbesserungsbedarf sieht Heinemann beim Kurzarbeitergeld. Anders als in anderen europäischen Staaten fehlten in Deutschland weitgehend Mechanismen, die bei länger andauernder Kurzarbeit den Wechsel in zukunftsfähige Beschäftigung fördern. Die im Zeitverlauf steigenden Lohnersatzraten hätten vielmehr Anreize gesetzt, länger in der Kurzarbeit zu verbleiben. Für künftige Krisen empfiehlt Heinemann daher sinkende Ersatzraten sowie eine stärkere Kostenbeteiligung und zusätzliche Auflagen für Unternehmen bei langer Nutzung. 

Angesichts der schlechten Erfahrungen mit vorschnell aufgelegten Hilfsprogrammen beim jüngsten Ölpreisanstieg in diesem Jahr empfiehlt er außerdem Zurückhaltung bei neuen Krisenprogrammen. Die Politik sollte sich auf Schwellenwerte für einen BIP-Rückgang verständigen und nur dann spezielle Krisenprogramme auflegen, wenn diese Grenzwerte überschritten werden und somit eine wirklich tiefe Krise belegen.

Als Beispiel einer besonders schlecht konzipierten Krisenhilfe bewertet Heinemann zudem die zunächst befristete Mehrwertsteuersenkung für Speisen in der Gastronomie. Die Krisenmaßnahme mündete 2026 in eine dauerhafte Steuervergünstigung mit jährlichen Steuerausfällen von knapp vier Milliarden Euro. „Sektorale Steuervergünstigungen können sehr schnell ein politisches Eigenleben entwickeln. Die Gastronomie-Mehrwertsteuer ist ein Lehrstück dafür, wie aus einer temporären Krisenhilfe eine kostspielige Dauersubvention wird“, so Heinemann.

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Pressemitteilung des ZEW – Leibniz-Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung

Für das Open-Source-Mikrochipdesign markiert die Veröffentlichung einen wichtigen Meilenstein. Zwar haben verfügbare Open-Source-Tools im Chipdesign wichtige Fortschritte ermöglicht, doch bislang gab es kein veröffentlichtes Open-Source-End-to-End-Design Kit für das Layout eines Multi-Chiplet-2.5D-Assemblys auf einem Interposer und dessen Verifikation anhand von Fertigungsregeln. Kommerzielle Tools bleiben teuer, während offene Designwerkzeuge noch in den Anfängen stehen.

Anders als ein Konzept oder eine Spezifikation ist das IHP Open ADK Open-Source-Software, die sich End-to-End auf einem Open-Source PDK weiterentwickelt. Das ADK umfasst eine permissive Lizenz, ein offenes PDK und keine RAND- oder Mitgliedschaftsbarriere – ein kollaboratives, von der Community mitgestaltetes Entwicklungsmodell statt eines geschlossenen Standardisierungsprozesses.

Die Software ermöglicht Universitäten, Start-ups sowie kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), Chiplet-Assemblys mit einem offenen Design Flow zu entwerfen, der auf dem fertigbaren offenen Chipprozess des IHP (SG13G2) basiert und durch die reale, bereits gefertigte IntM4TM2-Interposer-Technologie des IHP unterstützt wird.

Das ADK senkt die Einstiegshürde in das Chiplet-Design – ein Bereich, der für Halbleiterinnovationen zunehmend wichtig ist, aber weiterhin von proprietären Designsystemen dominiert wird. Mit der Veröffentlichung des IHP Open ADK als gemeinsame Forschungsgrundlage lädt das IHP Forschende, Universitäten, Start-ups, KMU und die Open-Source-Community ein, die entstehenden Standards für heterointegriertes Mikrochipdesign zu testen, zu erweitern und mitzugestalten.

Mauricio Montanares, Wissenschaftler am IHP und Teil des ADK-Forschungsteams, kommentiert den Meilenstein:

„Heterogene Integration ist weiterhin in der Entstehung: Viele Ansätze und Standards für 2.5D- und 3D-Chiplet-Systeme sind noch nicht endgültig festgelegt. Im Vergleich zum monolithischen Chipdesign, bei dem die Industrie führend ist, bietet sich hier eine echte Chance für die Open-Hardware-Community, Bestehendes zu untersuchen und Standards mitzugestalten, während sie definiert werden. Wir stellen das ADK offen zur Verfügung, damit diese Diskussion jetzt beginnen kann. Und um es deutlich zu sagen: Dies ist eine Forschungsgrundlage, die wir teilen, damit andere uns beim Ausbau unterstützen können – kein fertiges Produkt.“

Warum offenes Chiplet-Design jetzt wichtig ist

Eine offene Designinfrastruktur wird für Europa zu einer strategischen Frage. Technologische Souveränität hängt nicht nur von Fertigungskapazitäten ab, sondern auch von der Fähigkeit, die Designmethoden hinter künftigen Halbleitersystemen zu verstehen, darauf zuzugreifen und sie mitzugestalten.

Wenn Advanced Packaging und Chiplet-Assembly auf geschlossene Plattformen beschränkt bleiben, riskiert Europa, die Beteiligung an einem der wichtigsten technologischen Umbrüche im Halbleiterdesign einzuengen. Dies würde die Rolle von Start-ups, KMU und öffentlicher Forschung in einem Bereich schwächen, der für Innovationen zunehmend zentral wird.

„Die eigentliche Herausforderung bei heterogener Integration besteht nicht nur darin, Chiplets zu verbinden, sondern sie gemeinsam als ein System zu entwerfen. Das Assembly Design Kit bringt Package-Awareness in frühe Designphasen und hilft Teams, Die-Partitionierung, Interconnect-Strategie und Packaging-Trade-offs früh im Flow zu bewerten. Dadurch wird der Übergang zu heterogenen Chiplet-basierten Systemen beschleunigt. Für mich bedeutet die Mitarbeit an dieser Arbeit, dazu beizutragen, die Lücke zwischen offener Forschung und praktischem Halbleiterdesign zu schließen“, sagt Yegappan Sethu, Research Engineer am IHP.

Von offenen PDKs zu offenen ADKs

Das IHP Open ADK reagiert auf einen Bedarf, der in der Roadmap von Chipdesign Germany benannt wird: Foundries werden darin aufgefordert, ihre Process Design Kits zu Assembly Design Kits für 2.5D- und 3D-Packaging zu erweitern.

Anders als offene RTL-to-GDS-Flows entwirft das IHP Open ADK nicht die Chiplets selbst. Ebenso wenig konzentriert es sich auf vertikales Stacking, das Anwendungsfeld offener 3D-IC-Flows. Sein Zweck ist es, alles in einem offenen Design Flow zusammenzuführen: die Platzierung bereits vorhandener Dies, das Design von Interposer und Interconnect, die Visualisierung des Assemblys und die Überführung des Ergebnisses in fertigungsreife Dateien.

Auf Grundlage einer Auswertung wissenschaftlicher Publikationen und offen verfügbarer Softwareprojekte fanden die Forschenden kein vergleichbares offenes End-to-End-Design Kit für Chiplet-Assembly, das mit einem fertigbaren offenen Chipprozess verbunden ist. Während andere Teams, etwa das US-amerikanische OpenROAD-Projekt, offene Tools in diesem Bereich rasch voranbringen, bietet das IHP Open ADK komplementäre Fähigkeiten. Vor allem ermöglicht es praktische Anwendungen, indem es den Designprozess mit einem realen, fertigbaren Chip- und Interposer-Prozess sowie einem Weg zur Fertigung verbindet.

Nach bestem Wissen der Forschenden verbindet die Veröffentlichung mehrere erstmals in dieser Form verfügbare Elemente:

• ein offenes Assembly Design Kit für heterogene 2.5D-Integration;
• ein offenes Interposer Design Kit, das durch einen realen Weg zur Fertigung am IHP unterstützt wird;
• unterstützende Tools für die Integration mit Leiterplatten-Software;
• und Tools zur Umwandlung von Designs in fertigungsreife Dateien.

Der kostenlose, offene 3D-Viewer des ADK zeigt die realen, fertigungstreuen 3D-Formen des Chiplet-Assemblys. Das begleitende „.chiplet“-Format bietet eine offene, lizenzgebührenfreie Möglichkeit, Assembly-Informationen zu beschreiben, und ist darauf ausgelegt, mit bestehenden Industrieformaten zu interoperieren. Das IHP veröffentlicht das Format ohne Patentansprüche, damit die breitere Community es prüfen und dazu beitragen kann.

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Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für innovative Mikroelektronik (IHP)

„Das Präsidium der DMV würdigt mit der diesjährigen Cantor-Medaille Gerhard Huiskens herausragende wissenschaftliche Leistungen. Sie sind von außergewöhnlicher Tiefe und höchstem Einfluss für das Gebiet der Partiellen Differentialgleichungen und der Differentialgeometrie“, sagte DMV-Präsident Jürg Kramer zur Begründung. „Ich gratuliere Gerhard Huisken sehr herzlich zur Cantor-Medaille!“ Die Übergabe der Medaille erfolgt bei einem Festakt auf der Jahrestagung der DMV, die vom 7. bis zum 10. September 2026 in Konstanz stattfinden wird. Die Auszeichnung besteht aus einer Urkunde, einer Silbermedaille mit Gravur und einem Preisgeld von 4000 Euro.

Gerhard Huiskens Forschungsschwerpunkte sind partielle Differentialgleichungen, Differentialgeometrie und deren Anwendungen in der Physik. International bekannt ist er u. a. für den Beweis einer Version der Riemannschen Penrose-Ungleichung (gemeinsam mit Tom Ilmanen) und für seine grundlegenden Beiträge zur Theorie des mittleren Krümmungsflusses, darunter die nach ihm benannte Huisken-Monotonieformel. Im Jahr 2003 wurde Huisken von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit dem renommierten Leibniz-Preis ausgezeichnet, im Februar 2026 bekam er das Bundesverdienstkreuz der Bundesrepublik Deutschland 1. Klasse. Huisken ist Mitglied der Heidelberger Akademie der Wissenschaften, der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften, der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina und der Academia Europaea. Außerdem ist er Fellow der American Mathematical Society und Träger der Medaille der Australian Mathematical Society.

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Pressemitteilung der Deutschen Mathematiker-Vereinigung