Genetischer Umschalter führt zur Königin

  • Veröffentlicht am: 02.05.2019
Die Aktivierung zum Größenwachstum bei Königinnen ist genetisch bedingt. Foto: Niels Gründel

Der große Unterschied der Keimdrüsen der Honigbienen-Arbeiterinnen und ihrer Königin ist auf ihre unterschiedliche Ernährungsweise zurückzuführen. Die Aktivierung zum Größenwachstum ist genetisch bedingt, kann aber nur bei weiblichen Bienen aktiviert werden wie Wissenschaftler in einer aktuellen Studie herausgefunden haben.

Hoch soziale Insekten leben in einem Kasten-System, das die Aufgaben im Volk bestimmt. Honigbienen-Königinnen besitzen gegenüber Arbeiterinnen einen deutlich größeren Körper und ebenfalls größere Eierstöcke, mit deren Hilfe sie für den Nachwuchs im Bienenvolk sorgen. Die meisten Studien deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung und die Menge der Ernährung den Größenunterschied zwischen Königinnen und Arbeiterinnen bestimmen.
Königinnen werden mit zuckerreichem Gelée Royale gefüttert, während künftige Arbeiterinnen von ihren Ammenbienen nach kurzer Zeit auf einen einfacheren Nahrungsbrei aus Honig und Pollen umgestellt werden.

Die Ernährung allein hatte jedoch keinen Einfluss auf die Keimdrüsen. Um dies auszutesten, verabreichten die Forscher männlichen Bienen eine zuckerarme Nährlösung. Die Größe der Keimdrüsen änderte sich jedoch nicht.
Im weiteren Studienverlauf schalteten sie mithilfe von CRISPR/Cas9 gezielt ein Gen aus, das für die allgemeine weibliche Entwicklung verantwortlich ist (Fem-Gen).
Auch in diesem Fall zeigten sich keine Auswirkungen einer zuckerarmen Nahrung auf die Größe der Keimdrüsen; sie waren vergleichbar mit denen männlicher Drohnen.

Das gezielt abgeschaltete Fem-Gen ist daher nicht nur der Schalter zur Entwicklung weiblicher Bienen und Eierstöcken, sondern es steuert über die Nahrungszufuhr ebenso die Größe der Keimdrüsen.

Mittels des gezeigten CRISPR/Cas9-Verfahrens lassen sich Auswirkungen gezielter genetischer Mutationen schnell nachvollziehen. Das wird auch für künftige Studien relevant sein.

Literaturstelle: 

Roth A, Vleurinck C, Netschitailo O, Bauer V, Otte M, Kaftanoglu O, et al. (2019) A genetic switch for worker nutrition-mediated traits in honeybees. PLoS Biol 17(3): e3000171. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000171

Die Studie ist in vollem Umfang frei zugänglich (Open Access).
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