Honigbienen sind ein ideales Forschungsfeld zur Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Darm und Gehirn. Einerseits weisen sie komplexe soziale Verhaltensweisen und kognitive Fähigkeiten auf und andererseits haben zurückliegende Experimente mit gnotobiotischen („keimfreien“) Bienen gezeigt, dass ihre Darm-Mikrobiota sowohl Gehirn- als auch Verhaltensphänotypen altern lässt.
Die Gehirnfunktionen von Honigbienen und ihre Verhaltensweisen werden seit mehr als 50 Jahren untersucht. Die Darm-Mikrobiota von Honigbienen ist erst deutlich kürzer in den Fokus der Wissenschaft gerückt.

In der aktuellen Meta-Studie wurden sechs veröffentlichte Datensätze aus  metabolomischen Analysen kombiniert, um einen Überblick über neuroaktive Metaboliten zu gewinnen, deren Häufigkeit im Darm, in der Hämolymphe und im Gehirn je nach Vorhandensein der Darm-Mikrobiota variiert. 

Metaboliten können entweder von Darmbakterien produziert, aus Pollenkörnern bei deren Zersetzung durch Bakterien freigesetzt werden oder von anderen Organen als Reaktion auf verschiedene Bakterienprodukte produziert werden.

Die Darm-Mikrobiota kann das Verhalten von Bienen beeinflussen und ist wahrscheinlich für den sozialen Lebensstil dieser Insekten von entscheidender Bedeutung. Die recht einfache Zusammensetzung der Mikrobiota und die Möglichkeit, sie im Rahmen wissenschaftlicher Experimente zu manipulieren, macht sie zu einem häufigen Forschungsobjekt.
Dabei stellt die Auswahl repräsentativer Stämme einer Gattung zur Schaffung einer Gemeinschaft für gnotobiotische Bienenexperimente eine große Herausforderung dar, da eng verwandte Stämme mit hoher nukleotider Gleichartigkeit möglicherweise immer noch unterschiedliche funktionelle Fähigkeiten aufweisen (Brochet et al., 2021).

Die Identifizierung unterschiedlich häufiger Metaboliten im Darm von Bienen mit einfacher oder komplexer Mikrobiota im Vergleich zu Mikrobiota-freien Bienen gibt Aufschluss über die Stoffwechselaktivität der Darm-Mikrobiota.

Um einen Kausalzusammenhang zwischen einem bestimmten bakteriellen Metaboliten und Verhaltens- oder Gehirnphänotypen festzustellen, können Honigbienen mit einer einfachen Zuckerdiät gefüttert werden, die um den Metaboliten ergänzt wird, der Untersuchungsgegenstand sein soll wie Zhang, Mu, Cao et al. 2022 gezeigt haben. Auch die jüngsten Fortschritte bei der Genombearbeitung von Honigbienen und ihren Darmsymbionten bieten neue Ansätze zur Identifizierung der genetischen Basis metabolischer Interaktionen, die die Darm-Hirn-Achse beeinflussen (Carcaud et al., 2023; Chhun et al., 2023; Lang et al. , 2023; Leonard et al., 2020; Schulte et al., 2014).

Schließlich spielt die Ernährung eine sehr große Rolle bei der Gestaltung der Darm-Mikrobiota, weil sie die unmittelbare Menge und Qualität der Bakteriensubstrate bestimmt und weil sie auch die Zusammensetzung der Mikrobiota-Gemeinschaft verändern kann (Krautkramer & Fan, 2021). Veränderungen des Makronährstoffgehalts, insbesondere des Protein-zu-Kohlenhydrat-Verhältnisses in der Nahrung, beeinflussen die Reaktionsfähigkeit auf Saccharose, das Nahrungsverhalten sowie das Lernen und das Gedächtnis bei Honigbienen (Boucheti et al., 2022; Ihle et al., 2014).

Künftige Forschungen sollten daher einen Fokus auf Ernährung, Darm-Mikrobiota und Darmumgebung des Wirts als einheitliches System legen, das im Zusammenspiel neuroaktive Metaboliten reguliert.