Die Zusammensetzung der mikrobiellen Spezies – das so genannte Mikrobiom – im Darm einer Honigbienen-Königin ändert sich langsam, sobald sie älter wird. Das Mikrobiom einer Honigbienen-Arbeiterin verändert sich dagegen deutlich schneller.

Das Verständnis von Details des Honigbienen-Mikrobioms bietet Potenzial für eine angepasste Bewirtschaftung von Honigbienenvölkern. „Wir haben eine enge Verbindung zwischen dem Aufbau des Honigbienen-Mikrobioms und der Physiologie von Alterung und Stress festgestellt. Unsere Ergebnisse liefern einen Fahrplan zur Verbesserung der Gesundheit der Kolonien durch Verbesserung der Aufzucht, Ernährung und anderer Managementmethoden“, erklärt der Mikrobiologe Kirk E. Anderson vom Agricultural Research Service.

Honigbienen-Königinnen bleiben gewöhnlich für ungefähr drei Jahre in den Völkern, bevor Imker sie ersetzen, sobald sich die Eiablage verlangsamt. Aber in den letzten Jahren gaben viele Königinnen schneller auf; durchaus ein wesentlicher Faktor für höhere Verluste von Bienenvölkern, die in den letzten zwölf Jahren in den Vereinigten Staaten gemeldet wurden. Ein früherer Tausch führt zu höheren Kosten und mehr Arbeit. Eine Königin wird mit etwa 25 US-Dollar gehandelt.

Das Honigbienen-Mikrobiom spielt eine bedeutende Rolle bei Stoffwechsel, Entwicklung und Wachstum sowie für die Funktion des Immunsystems und den Schutz gegen Krankheitserreger. Fünf bis sieben Gruppen von Bakterienarten bilden normalerweise die große Mehrheit des Kernmikrobioms einer Honigbiene aus einer gemeinsamen Liste von zehn bis zwölf Artengruppen. Die genaue Mischung hängt vom Alter und der Funktion der Honigbiene im Bienenstock ab.

Die Wissenschaftler fanden in ihrer Studie heraus, dass bei der Alterung einer Königin in ihrem Darmmikrobiom die Spiegel von zwei Bakterienarten langsam ansteigen: Lactobacillus und Bifidobacterium, beide für die Bereitstellung von probiotischen Vorteilen bei Säugetieren einschließlich Menschen bekannt. Gleichzeitig hat ihr Mikrobiom die Proteobacteria-Arten verringert, die oft mit ungesunden mikrobiellen Ungleichgewichten einhergehen.

Die Rate dieser Verschiebung hat mehr mit dem biologischen Alter einer Königin zu tun, als mit ihrem wahren Alter. Königinnen altern biologisch in unterschiedlicher Geschwindigkeit, abhängig davon, ob ihr Volk einer Vielzahl von Umweltbelastungen ausgesetzt ist, was die verfügbare Nahrung und etwa auch die Belastung gegenüber extremen Temperaturen umfassen kann.

Verschiebungen in der Mikrobiota als Warnsignal?

Interessanterweise entdeckten die Forscher während der Studie ein neues potenziell Königinnen-spezifisches Pathogen, das in keiner erwachsenen Arbeiterbiene nachgewiesen wurde – Delftia-Bakterien (aus der Ordnung Burkholderiales). Das Auftreten von Delftia in Mund und Darm der Königinnen stieg oder fiel entgegengesetzt zu den als vorteilhaft eingestuften Bakterien. Dies legt nahe, dass Delftia eine Rolle bei der frühen Sterblichkeit der Königin spielen könnte.

Im Vergleich dazu fielen im Alterungsprozess der Arbeiterinnen die Lactobacillus- und Bifidobacterium-Spiegel und die Anzahl der Proteobakterien nahm zu. Die Mikrobiome von Arbeiterinnen scheinen sich auf sehr vorhersehbare Weise zu verändern, besonders im Alter. Dies kann bedeuten, dass frühe Verschiebungen in der Mikrobiota von Arbeiterinnen als Warnindikator für das Versagen eines ganzen Volkes verwendet werden könnten.

Die Verwendung dieser Informationen für die Verbesserung des Mikrobioms von Honigbienen könnte künftig eine neue Strategie sein, um ihre Alterung zu verlangsamen oder physiologischen Stress zu bekämpfen.

Da das Verständnis des relativ unkomplizierten Mikrobioms der Honigbiene inzwischen zunimmt, hoffen die Forscher des Agricultural Research Service, dass Bienen ein ausgezeichnetes Modell für die Untersuchung des viel komplexeren Mikrobioms anderer Spezies einschließlich des Menschen werden können.