Kollektive Verhaltensweisen sind von vielen Tieren bekannt: Fischschwärme, Vogelschwärme und auch Honigbienen, die ihr Verhalten koordinieren. Honigbienen verteidigen so auch ihren Bienenstock.

Bei Honigbienen verändert sich die Rolle der Arbeiterinnen im Volk mit zunehmendem Alter. Jüngere Bienen übernehmen Aufgaben innerhalb des geschützten Bienenstocks, während ältere Bienen potenziell gefährlichere Aufgaben außerhalb des Bienenstocks übernehmen, etwa die Nahrungssuche oder auch die Verteidigung des Bienenvolks am Nesteingang.
Warum und wie ältere Honigbienen im Einzelfall zum Sammeln ausfliegen oder als Wächterinnen ihren Dienst verrichten, ist unbekannt.

In einer aktuellen Studienarbeit wurden die genetischen Mechanismen untersucht, die dem kollektiven Verhalten der Verteidigung der Bienenvölker zugrunde liegen, und wie diese Mechanismen mit der Gesamtaggression des Bienenvolkes zusammenhängen.

„Honigbienen haben keine größenbasierte Arbeitsteilung, wie man sie vielleicht bei Termiten oder Ameisen sieht“, erläutert Studienautor Ian Traniello, inzwischen an der Princeton Universität. „Wenn Sie jemanden von der Straße bitten, zu erraten, welche Ameise ein Soldat und welche Ameise eine Sammlerin ist, wird er wahrscheinlich zu 100 % richtig liegen, denn die Zahl der Soldaten ist riesig. Honigbienen haben stattdessen eine altersbasierte Arbeitsteilung, bei der ältere Bienen eher als Sammler oder als Soldaten tätig sind, was beides gefährliche und potenziell tödliche Aufgaben sind.“

An Afrikanisierten Honigbienen in Puerto Rico wurde vor einigen Jahren eine Studie durchgeführt, weil sie sanftmütiger wurden als die auf den amerikanischen Kontinenten lebenden Bienen. Die Studie deckte starke Zusammenhänge zwischen der Variation in der Sequenz einiger Gene und dem Grad der Aggression eines gesamten Volkes auf. Forscher nannten sie „Kolonie-Aggressionsgene“.

In der aktuellen Studie verglich das Team der Forscher die Expression und Regulierung von Genen im Gehirn von Soldaten- und Sammlerbienen sowie zwischen Kolonien mit unterschiedlichem Aggressionspotenzial. Die Wissenschaftler maßen die Aggressivität der Bienen eines Volkes, indem sie die Anzahl der Stiche auf Wildlederabschnitten zählten, die nach einer Störung vor den Bienenstöcken von den Bienen verursacht wurden.
Die Forscher identifizierten Soldatinnen als die Bienen, die das Wildleder angriffen, und Sammlerinnen als die Bienen, die mit Pollen zum Bienenstock zurückkehrten. Anschließend verwendeten die Forscher Einzelzell-Transkriptomik und eine Analyse der Genregulation, um die Gehirne der Bienen aus Kolonien mit niedrigem und hohem Aggressionspotenzial zu vergleichen.

Die Forscher fanden heraus, dass es zwar Tausende von Genen im Gehirn gab, die sich in ihrer Expression zwischen Soldatinnen und Sammlerinnen unterschieden, aber keines davon Teil der Liste der Kolonieaggressionsgene war. Als sie jedoch Modelle von Netzwerken zur Regulierung von Gehirngenen erstellten, die steuern, wann und wo bestimmte Gene exprimiert werden, stellten die Forscher fest, dass sich die Struktur dieser Netzwerke zwischen Soldatinnen und Sammlerinnen unterschied – und die Unterschiede waren größer, wenn Soldatinnen und Sammlerinnen aus einer aggressiveren Kolonie stammten.

„Was unserer Meinung nach geschieht, ist, dass die Regulierung von Genen, die mit kollektivem Verhalten verbunden sind, die Mechanismen beeinflusst, die der Arbeitsteilung zugrunde liegen“, erklärte Ian Traniello. „So können Kolonien mehr oder weniger aggressiv werden, indem sie das Aggressionsniveau der Individuen innerhalb dieser Kolonie beeinflussen. Grundsätzlich kann es mehr oder weniger wahrscheinlich sein, dass eine Sammlerin in einen soldatenähnlichen Zustand übergeht, wenn die Umgebung dies erfordert.“

Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Genregulation für unser Verständnis der Beziehung zwischen Genen und Verhalten.

„Während einige Studien mögliche erbliche Unterschiede zwischen Soldaten und Sammlern festgestellt haben, zeigt diese Studie, dass ältere Honigbienen wahrscheinlich das Potenzial besitzen, beide Rollen zu übernehmen“, so Gene Robinson von der Universität Illinois. „In Kolonien, die aggressiver sind, was wahrscheinlich auf die erhöhte Gefahr in der Umwelt zurückzuführen ist, sind ältere Bienen möglicherweise eher dazu geneigt, Soldatinnen zu werden, um bei der Verteidigung der Kolonie zu helfen.“

Honigbienen unterscheiden sich auffällig in ihrem Aggressionsverhalten. Die aggressionsbedingte Genexpression im Gehirn unterliegt starken genetischen und umweltbedingten Einflüssen.