Pestizide beeinflussen Gene bei Hummeln

  • Veröffentlicht am: 21.01.2022

Hummeln reagieren auf Pestizide. Und Arbeiterinnen sogar anders als Königinnen. Foto: Niels Gründel

Britische Wissenschaftler haben entdeckt, dass Pestizide, Gene bei Hummeln beeinflussen. Betroffen ist ein breites Spektrum von Genen, die an zahlreichen biologischen Prozessen beteiligt sind. Königinnen und Arbeiterinnen reagieren unterschiedlich auf Pestizid-Expositionen. Die Wissenschaftler fordern nun bessere und strengere Regulierungen durch die zuständigen Behörden.

Kürzlich durchgeführte Studien haben gezeigt, dass eine Exposition auch bei niedrigen Dosen neurotoxischer Pestizide die Funktion und das Überleben von Hummel-Völkern beeinträchtigt. Sie beeinträchtigen das Verhalten, einschließlich der Fähigkeit, Blütenstaub und Nektar aus Blumen zu gewinnen, und die Fähigkeit zu ihren Nestern zurückzufinden.

Die Forscher verwendeten für ihre Studienarbeit nun einen biomedizinisch inspirierten Ansatz, um mögliche Veränderungen nach einer Pestizid-Exposition in den 12.000 Genen von Hummeln zu untersuchen. Dieser neue Ansatz lieferte detaillierte Informationen darüber, was auf molekularer Ebene im Körper der Hummeln geschieht.

Einige dieser Veränderungen in der Genaktivität können Mechanismen betreffen, die eine Entgiftung unterbinden oder beeinträchtigten.
„Die Regierungen hatten zugelassen, was sie für ‚sicher‛ hielten, aber Pestizide beeinträchtigen die Entgiftungsprozesse vieler Bestäuber, was ihre Geschicklichkeit und Wahrnehmung und letztendlich das Überleben verringert. Dies ist ein großes Risiko, da Bestäuber weltweit abnehmen, jedoch für die Aufrechterhaltung der Stabilität des Ökosystems und für die Bestäubung von Kulturpflanzen unerlässlich sind“, so Studienautor Dr. Yannick Wurm von der Queen Mary Universität. „Während neuere Bewertungen von Pestiziden darauf abzielen, Auswirkungen auf das Verhalten zu berücksichtigen, zeigt unsere Arbeit einen äußerst empfindlichen Ansatz, der die Bewertung der Auswirkungen von Pestiziden erheblich verbessern kann.“

Arbeiterinnen und Königinnen reagieren unterschiedlich

Die Forscher setzten Hummel-Völker entweder feldrealistischen Konzentrationen von Clothianidin oder Imidacloprid aus und überwachten dabei Faktoren wie das soziale Umfeld der Völker und das Alter der Arbeiterinnen.

Sie stellten dabei fest, dass Clothianidin viel stärkere Wirkungen als Imidacloprid hatte – beide Neonicotinoid-Pestizide werden noch weltweit verwendet; seit 2018 ist ihre Verwendung im Freien innerhalb der Europäischen Union verboten, soweit Einzelstaaten nicht so genannte Notfallzulassungen erteilt haben.

Für Arbeiterinnen wurden die Aktivitätsniveaus von 55 Gene durch eine Exposition mit Clothianidin verändert: 31 Gene wiesen höhere, der Rest niedrigere Aktivitätsniveaus auf.

Dies könnte darauf hindeuten, dass ihr Körper die Ressourcen neu ausrichtet und eine Entgiftung einleitet. Die Forscher vermuten, dass einige der Gene genau dies tun. Bei anderen Genen könnten die Änderungen auf Auswirkungen einer Vergiftung hindeuten, die zu einem beeinträchtigten Verhalten führen.
Bei Königinnen unterschieden sich die Veränderungen nochmals: 17 Gene zeigten ein anderes Aktivitätsniveaus, wobei 16 nach einer Exposition mit Clothianidin höhere Aktivitätsniveaus aufwiesen.

„Dies zeigt, dass Arbeiterinnen und Königinnen bei Hummeln unterschiedlich ticken und dass die Pestizide sie nicht in gleicher Weise beeinflussen. Da Arbeiterinnen und Königinnen unterschiedliche, aber sich ergänzende Aktivitäten ausführen, die für die Funktion der Kolonie unerlässlich sind, ist es für die Beurteilung der Risiken, die diese Chemikalien darstellen, von grundlegender Bedeutung, zu verstehen, wie beide Mitglieder des Volkes von Pestiziden betroffen sind“, erläutert Dr. Joe Colgan von der Queen Mary Universität.

Die Forscher sind überzeugt, dass der von ihnen aufgezeigte Ansatz nun breiter angewandt werden muss. Auf diese Weise erhält man detaillierte Informationen darüber, wie sich Pestizide in ihrer Wirkung auf Bestäuber unterscheiden und warum Arten unterschiedlich anfällig sein können.

„Wir haben die Auswirkungen von zwei Pestiziden auf eine Hummel-Art untersucht. Hunderte von Pestiziden sind jedoch zugelassen, und ihre Auswirkungen werden sich wahrscheinlich bei über 200.000 bestäubenden Insektenarten unterscheiden, zu denen auch andere Bienen, Wespen, Fliegen, Motten und Schmetterlinge gehören“, so Joe Colgan.

Yannick Wurm ergänzt abschließend: „Unsere Arbeit demonstriert, dass der hochauflösende molekulare Ansatz, die Art und Weise verändert hat, wie menschliche Krankheiten erforscht und diagnostiziert werden, auch bei nützlichen Bestäubern angewendet werden kann. Dieser Ansatz bietet einen beispiellosen Einblick in die Art und Weise, wie Bienen von Pestiziden beeinflusst werden. So kann grundlegend verbessert werden, wie wir die Toxizität von Chemikalien bewerten, die wir in der Natur einsetzen.“

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