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AnySci - Wissenschaft für Jedermann @anysci mastodon.de

Vom einzelnen Fisch zum Schwarm

Ein Fischschwarm kann sich beinahe wie ein einziger Organismus bewegen. Hunderte Tiere ändern gemeinsam die Richtung, ohne dass jemand vorgibt, wohin es gehen soll. Doch nach welchen Regeln entscheidet eigentlich der einzelne Fisch, wem er folgt?

Forschende der University of California San Diego haben das an winzigen, nahezu durchsichtigen Fischen der Art Danionella cerebrum untersucht.

Sie zeichneten die Bewegungen der Tiere in unterschiedlich großen Gruppen auf und entwickelten daraus ein mathematisches Modell. Dabei zeigte sich ein erstaunlich einfaches Prinzip.

Ein Fisch orientiert sich offenbar nicht an der mittleren Bewegungsrichtung seiner gesamten Umgebung, sondern kopiert jeweils die Richtung eines einzelnen, zufällig ausgewählten Nachbarn.

Entscheidend ist dabei auch das Timing. Wenn ein Fisch eine Kurve beendet, öffnet sich für seine Nachbarn ein kurzes Zeitfenster, in dem sie seine neue Richtung übernehmen können. Bei ausgewachsenen Tieren geschieht diese Reaktion besonders schnell. Viele solcher einzelnen, zeitlich abgestimmten Entscheidungen reichen dem Modell zufolge aus, damit auf Gruppenebene das typische Schwarmverhalten entsteht.

Ob das Modell tatsächlich beschreibt, was die Tiere wahrnehmen und tun, testeten die Forschenden anschließend mit virtuellen Fischen. Echte Fische schwammen dafür in einer Virtual-Reality-Umgebung und bekamen künstliche Artgenossen präsentiert, deren Richtungswechsel gezielt gesteuert werden konnten. Die realen Fische reagierten dabei exakt so, wie es das Modell vorhergesagt hatte.

Es ist spannend, wie aus einer so einfachen Regel ein komplexes Gruppenverhalten entstehen kann. Solche Prinzipien sind auch über die Biologie hinaus interessant, etwa für die Schwarmrobotik. Statt jeden Roboter zentral zu steuern, könnten dort einfache Regeln für die Interaktion mit den unmittelbaren Nachbarn dafür sorgen, dass sich eine ganze Gruppe koordiniert bewegt.

Ob sich gerade diese gefundene Strategie dafür eignet, ist noch offen. Aber vielleicht können uns ausgerechnet winzige Fische etwas darüber beibringen, wie man große Gruppen ohne zentrale Steuerung organisiert.

Quelle:
Puri et al., 2026, Phys. Rev. Lett.
journals.aps.org/prl/…

Schwarm ucsandiego biologie robotik wissenschaft
+2 Less wisskomm anysci
Das begleitende Bild wirde von der Uni San Diego zur Verfügung gestellt. Es zeigt die untersuchten Fische der Art Danionella cerebrum. Diese Fische sind nur etwa 1 Zentimeter lang und weitestgehend durchsichtig. Durch ihre Haut lassen sich Organe und die Wirbelsäule erkennen. Nur die Augen sind deutlih schwarz. In der Abbildung sind unterschiedliche Aufnahmen eines einzelnen Fisches übereinandergelegt, um die Bewegung zu visualisieren. Rechts im Bild sind außerdem kleine Schwärme zu erkennen.
Steffen Voß @kaffeeringe social.tchncs.de

Orthodoxe Wirtschaftswissenschaftler sagen, Monopole seien höchster Ausdruck von Effizienz und Qualität - den natürlich, sagen orthodoxe Wirtschaftswissenschaftler, würden sonst neue Konkurrenten auftreten und den Monopolen mit besseren Preisen und Angeboten Kunden wegschnappen.
Tatsächlich aber ist es so, dass es uns die Monopolisten immer schwerer machen zu wechseln. “Warum Kunden pflegen, wenn man auch Geiseln nehmen kann,” fasst es @pluralistic@pixelfed.social zusammen.

👉 pluralistic.net/2026/…

bigtech zerschlagtDieMonopole Wirtschaft wissenschaft
AnySci - Wissenschaft für Jedermann @anysci mastodon.de

Bunt statt Braun

Städte verändern Lebensräume grundlegend. Beton und Asphalt ersetzen natürliche Untergründe und künstliches Licht verändert die Nacht.

Viele Vogelarten kommen in einem solchen Lebensraum nicht gut zurecht, andere aber schon. Eine internationale Studie zeigt, dass dabei sogar die Farbe ihres Gefieders eine Rolle spielen könnte.

Ein internationales Forschungsteam, darunter Wissenschaftler vom Max Planck Institut für Biologische Intelligenz, untersuchte 1.287 Vogelarten aus verschiedenen Regionen der Welt. Dafür berechneten sie zunächst, wie sich die Häufigkeit jeder Art mit zunehmender Urbanisierung verändert. Diesen „urbanen Erfolg“ verglichen sie anschließend mit Daten zur Gefiederfärbung der Arten.

Dabei zeigte sich, dass je erfolgreicher eine Vogelart in urbanen Lebensräumen war, desto weniger Braun trug sie im Gefieder. Auch nachdem weitere ökologische Merkmale berücksichtigt wurden, blieb dieser Zusammenhang bestehen.

Warum nun ausgerechnet Braun?
Eine mögliche Erklärung ist die Tarnung. Braunes Gefieder fügt sich in vielen natürlichen Lebensräumen gut zwischen Erde, Laub und Vegetation ein. In einer Umgebung aus Beton und Gebäuden könnte dieser Vorteil geringer sein. Allerdings betonen die Forschenden, dass ihre Studie Zusammenhänge zeigt und nicht belegen kann, dass die Gefiederfarbe selbst über den Erfolg einer Art in der Stadt entscheidet. Auch Lebensweise, Nahrung oder Nistverhalten spielen eine Rolle.

Spannend wird es auch, wenn man nicht einzelne Arten, sondern ganze Vogelgemeinschaften betrachtet. In stärker urbanisierten Gebieten gibt es insgesamt weniger Arten und damit zunächst natürlich auch weniger unterschiedliche Gefiederfarben. Vergleicht man jedoch Gemeinschaften mit derselben Artenzahl, umfassen Stadtgemeinschaften eine größere Farbvielfalt.

📖 Studie: Ibáñez-Álamo et al. (2025), Ecology Letters
onlinelibrary.wiley.com/doi/…

buntstattbraun biologie wissenschaft wisskomm goodnews
+2 Less vogel anysci
Das Bild zeigt eine Kohlmeise, die auf dem Stil einer Schaufel sitzt. Typisch ist ihre schwarze Haube, währen die Wangen weiß sind. Das Gefieder an Brust und Bauch ist leuchtend gelb, durchzogen von einer schwarzen Linie, die vom Schnabel ausgehend gerade nach unten bis zum Bauch zieht. Ihre Flügel, die auf dem Bild leider nicht zu sehen sind, schimmern blaugrau. Ich habe sie in unserem Garten fotografiert.
AnySci - Wissenschaft für Jedermann @anysci mastodon.de

Ein Protein fürs Timing

Unser Körper besteht aus sehr unterschiedlichen Zellen, die verschiedene Aufgaben erfüllen, obwohl sie grundsätzlich erstmal dieselbe Erbinformation besitzen. Für diese Aufgaben brauchen wir aber Spezialisten, z.B. Herzmuskelzellen oder Nervenzellen.

Damit solche spezialisierten Zellen entstehen können, müssen während der Entwicklung zwei Dinge genau aufeinander abgestimmt sein. Zellen müssen sich teilen und zum richtigen Zeitpunkt bestimmte Entwicklungswege einschlagen. Das bedeutet von den vielen zur Verfügung stehenden Genen müssen bestimmte aktiviert werden, während andere ruhen.

Forschende der Universität Gießen haben nun ein Protein genauer untersucht, das offenbar bei beiden Prozessen eine Rolle spielt.

ZNF512B war bereits dafür bekannt, an der Organisation der DNA beteiligt zu sein und dadurch mitzubestimmen, welche Gene genutzt werden können. Nun zeigte sich, dass das Protein zusätzlich direkt während der Zellteilung aktiv wird.

Es verbindet sich dabei mit den Fasern, die die verdoppelten Chromosomen (DNA) auf die beiden neuen Zellen verteilen.

Wie wichtig die richtige Menge von ZNF512B ist, zeigten Versuche mit Zellen im Labor. War zu viel vorhanden, konnte die Zellteilung stark verzögert werden. Fehlte das Protein dagegen in embryonalen Stammzellen von Mäusen, teilten sich diese schneller. Gleichzeitig hatten sie jedoch Schwierigkeiten, sich anschließend normal zu spezialisieren.

Besonders deutlich war das bei der Entwicklung zu Herzmuskelzellen. Statt wie gewöhnlich schlagende Zellverbände zu bilden, gelang dies den veränderten Stammzellen kaum noch. Auch bei der Entwicklung von Zellen des Nervensystems fanden die Forschenden deutliche Veränderungen.

Mich faszinieren solche Einblicke immer wieder, weil sie zeigen, wie fein abgestimmt und gleichzeitig scheinbar zerbrechlich Leben ist.

Und doch sind wir alle hier, mit unseren 30 Billionen Zellen. Auf Zellebene müssen hierfür unzählige Vorgänge zur richtigen Zeit und im richtigen Maß ablaufen. Da kann man schon ehrfürchtig werden.

Quelle:
Paasche et al., 2026, Nucleic Acids Research
doi.org/10.1093/… #biologie #JLU #wissenschaft #wisskomm #anysci

Das Bild zeigt eine wichtige Phase der Zellteilung. Die zuvor verdoppelten Chromosomen werden dabei auf zwei entstehende Tochterzellen verteilt. Im mikroskopischen Bild sind die Chromosomen orange eingefärbt und in der Mitte der Zelle angeordnet. Der sogenannte Spindelapparat zieht ihre beiden Hälften anschließend in entgegengesetzte Richtungen, sodass jede Tochterzelle einen vollständigen Chromosomensatz erhält. Grün markiert ist das Protein ZNF512B, das sich während der Zellteilung am Spindelapparat befindet. Die Studie von Paasche et al., aus dessen Arbeitsgruppe diese Abbildung stammt, zeigt, dass das Protein an der Regulation der Zellteilung beteiligt ist und außerdem eine wichtige Rolle bei der weiteren Entwicklung und Spezialisierung von Zellen spielt.
AnySci - Wissenschaft für Jedermann @anysci mastodon.de

Winzige Härchen zum Wassersparen

Wer in trockenen Lebensräumen lebt, muss mit Wasser sparsam umgehen. Das gilt auch für Geckos. Über ihre dünne Haut kann ständig Wasser an die Umgebung verloren gehen.

Bei vielen Geckoarten sitzen hier unzählige winzige Härchen, sogenannte Setulae. Besonders häufig findet man sie bei Geckos und Chamäleons aus trockenen und halbtrockenen Gebieten.

Welche Funktion diese Strukturen haben, war bislang nicht eindeutig geklärt.
Forschende der Universität Kiel haben nun untersucht, ob die Setulae den Wasserverlust über die Haut verringern könnten.

Dafür entwickelten sie ein vereinfachtes Computermodell der Geckohaut und simulierten, wie sich Luft und Wassermoleküle zwischen und über den winzigen Härchen verhalten.

Denkbar wäre nämlich auch das Gegenteil gewesen. Durch die Härchen wird die Oberfläche größer, was die Verdunstung theoretisch sogar fördern könnte.

Die Simulation zeigte jedoch einen möglichen Schutzmechanismus. Zwischen den dicht stehenden Härchen bleibt Luft gefangen und es bildet sich eine dünne Grenzschicht über der Haut. Wassermoleküle, die von der Haut in diese Schicht gelangen, können sich nicht einfach ungehindert in der Umgebungsluft verteilen. Sie stoßen innerhalb des engen Raums wiederholt auf andere Moleküle und Oberflächen, wobei ein Teil zur Haut zurückkehrt. Im Modell verringerte diese Grenzschicht dadurch den Wasserverlust.

Noch ist allerdings nicht gezeigt, dass Geckohaut tatsächlich auf diese Weise funktioniert. Bislang handelt es sich nur um eine Modellierung. Als Nächstes wollen die Forschenden deshalb künstliche Haut und abgestreifte Geckohaut untersuchen.

Sollte sich der Effekt bestätigen, könnten die Nanohärchen nicht nur eine wichtige Anpassung an trockene Lebensräume erklären. Das zugrunde liegende Prinzip wäre auch für die Materialforschung interessant und könnte als Vorbild für künstliche Oberflächen dienen.

Quelle:
Filippov et al., 2026, Biointerphases (nur Abstract frei verfügbar)

pubs.aip.org/avs/…

biologie gecko wissenschaft cau anysci wisskomm
Das Foto aus der Studie von Filippov et al. vom der Uni Kiel zeigt einen Tokay-Gecko. Das Tier läuft auf einer Glasscheibe und wurde quasi durch sie hindurch von unten fotografiert. Der Tokay-Gecko ist hell, fast weiß und hat leuchtend orangerote Punkte. Unter dem Foto befindet sich eine elektronenmokroskopische Darstellung der Haut. Dabei sind unzählige feine haarähnliche Strukturen zu erkennen, die sogenannten Setulae. Die aktuelle Forschung der Uni Kiel lässt vermuten, dass diese Struktur dem Tier dabei hilft, Wasser zu sparen, indem sie die Verdunstung bremst.
heise online @heiseonline social.heise.de

KI-Update Deep-Dive: Wer hat die Kontrolle über unsere Gesundheitsdaten?

Der Einsatz von KI im Gesundheitswesen verspricht viel, doch wer dabei die Kontrolle über sensible Patientendaten hat, ist oft unklar.

heise.de/news/…

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