Genetik beeinflusst Mikrobiota

  • Veröffentlicht am: 21.12.2021

Die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota unterliegt auch genetischen Einflüssen. Foto: David Hablützel/Pixabay

Die Darm-Mikrobiota von Honigbienen, die über soziale Interaktionen weitergegeben wird, ist für die Gesundheit des Wirts von wesentlicher Bedeutung. Die mikrobiellen Gemeinschaften sind relativ stabil. Allerdings wurden bei Honigbienen individuelle Variationen und eine hohe Vielfalt der Bakterien festgestellt. Die Zusammensetzung der Mikrobiota im Bienendarm wird von Umweltfaktoren beeinflusst; die Vererbbarkeit von Darmbakterien und der Beitrag der Wirtsgenetik bleiben schwer fassbar.

Bienen innerhalb eines Volkes sind aufgrund der Polyandrie der Königin nicht ohne weiteres genetisch identisch. Ein Team von Forschern hat untersucht, inwieweit die Mikrobiota-Struktur durch die Wirtsgenetik beeinflusst wird.

Sie haben dazu gleichzeitig die Mikrobiota und Wirtsgenotypen von Bienen aus vier verschiedenen Unterarten untersucht. Die Mikrobiota unterscheidet sich zwischen genetisch verschiedenen Honigbienen.

In Übereinstimmung mit früheren Studien wurden alle einzelnen Darmgemeinschaften von den fünf Kernbakterienarten dominiert: Gilliamella und Lactobacillus Firm5 waren die am häufigsten vorkommenden Mitglieder. Bartonella kam bei einigen Unterarten häufiger vor.
Anderen Nicht-Kernarten wurden in unterschiedlichen Mengen nachgewiesen, u. a. Frischella perrara, Lactobacillus kunkeei und Commensalibacter sp..

Bienen, die durch künstliche Befruchtung erzeugt wurden, zeigten, dass sich die mikrobielle Zusammensetzung während der sozialen Übertragung zwischen den Bienenchargen dramatisch verschiebt. Insbesondere werden verschiedene Stämme des Phylotyps von Snodgrassella alvi bevorzugt von genetisch unterschiedlichen Wirten selektiert.
Eine genomweite Analyse ergab, dass die relative Häufigkeit eines Clusters von Bifidobacterium-Stämmen mit dem Glutamatrezeptor-Gen des Wirts in Verbindung steht, das spezifisch im Bienenhirn exprimiert wird.

Die Zusammensetzung der Darmgemeinschaft von Bienen mit einem unterschiedlichen genetischen Hintergrund war unterschiedlich, was darauf hindeutet, dass die genetische Variation des Wirts mit den Darmmikrobiota-Profilen verbunden ist.
Die Wissenschaftler vermuten, dass es eine Darm-Hirn-Verbindung gibt, die an der Präferenz von Bakterienstämmen im Darm beteiligt ist.

Honigbienen werden häufig als Modellorganismus für Sozialverhalten, Genetik und das Darmmikrobiom verwendet. Die weitere Identifizierung der genetischen Funktion des Wirts als eine formgebende Kraft der mikrobiellen Struktur wird zu einem besseren Verständnis der Wirt-Mikroben-Interaktionen führen.

Literaturstelle: 

Wu, J., Lang, H., Mu, X. et al. Honey bee genetics shape the strain-level structure of gut microbiota in social transmission. Microbiome 9, 225 (2021). https://doi.org/10.1186/s40168-021-01174-y

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