Auf Symmetrie trifft man in der Natur an vielen Orten. Die meisten Tiere haben symmetrische Körper, die ihnen bei der Balance und Bewegung helfen. Aus ähnlichen Gründen sind Autos, Flugzeuge und Züge, die Menschen bauen, symmetrisch. Und Menschen finden symmetrische Gesichter attraktiver.

Nur weil ein Körper im Erscheinungsbild symmetrisch ist, heißt das jedoch nicht, dass er durch und durch symmetrisch sein muss. Das menschliche Herz zum Beispiel befindet sich auf einer Seite des Körpers. Ähnlich verhält es sich mit einem Haus, das von außen symmetrisch sein kann, aber die Anordnung der Räume und Möbel im Inneren ist nicht unbedingt symmetrisch. Symmetrie ist also zwar sehr verbreitet, aber oft nur äußerlich.

Ein internationales Forscherteam hat den Nachweis erbracht, dass Honigbienen den Inhalt ihres Nestes symmetrisch anordnen. Dadurch entsteht ein Spiegelbild, bei dem der Inhalt auf einer Seite der Wabe dem auf der anderen Seite entspricht. Darüber hinaus kommt diese Symmetrie dem Bienenvolk zugute und ist bei allen untersuchten Arten Honigbienen zu finden.

Honigwaben mit all ihren einzelnen sechseckigen Zellen werden von Honigbienen doppelseitig angelegt. Die Erkenntnis ist nicht neu und man ging bisher davon aus, dass die doppelseitige Anordnung nur dazu dient, den Verbrauch der wertvollen Ressource Wachs zu minimieren.

Vergleicht man beide Seite einer Wabe miteinander, was dort von den Bienen in den Zellen eingelagert wird, zeigt sich quasi ein Spiegelbild: Auf beiden Seiten der Wabe wird stets dasselbe eingelagert. Wenn sich Honig auf einer Seite der Wabe befindet, wird auch Honig auf der anderen Seite eingelagert; dasselbe gilt für Pollen, Brut und leere Zellen. Dieses Muster bleibt während des gesamten Lebens eines Bienenvolks bestehen; was auch immer sich auf einer Seite der Wabe befindet, ist ein Spiegelbild der gegenüberliegenden Seite.

„Wir haben Bienenvölker in riesigen Beobachtungsstöcken gehalten, sodass die Bienen zwischen den beiden Glasscheiben ein vollwertiges Nest bauen konnten, und wir konnten die Nester viele Male inspizieren, ohne die Bienen zu stören. Das einzige Problem ist, dass, wenn man das Nest kartieren will, dort auch alle Bienen sind, also muss man warten, bis sie aus dem Weg gehen, um in jede Zelle zu schauen. Glücklicherweise konnten wir mit einer guten Stirnlampe und einem engagierten Forschungsteam 148 Nestkarten von sechs Bienenvölkern erstellen“, berichtet Studienautor Michael L. Smith von der Auburn Universität.

Die Forscher wollten in Erfahrung bringen, ob die Arbeiterinnen in direktem Kontakt mit beiden Seiten der Wabe stehen müssen, um dieses symmetrische Muster zu erzeugen. Zu diesem Zweck erfanden sie einen speziellen Beobachtungsstock, bei dem die Mittelwand der Wabe undurchlässig war, sodass voneinander vollkommen unabhängige Kolonien auf beiden Seiten nach Belieben Nester bauen und Bienenprodukte einlagern konnten. Jedes Volk verfügte über einen separaten Eingang und die Arbeiterinnen haben sich untereinander nicht ausgetauscht. Die beiden, unabhängigen Kolonien ahmten gleichwohl die Nestorganisation des jeweils anderen nach.

Die Forscher gingen von der Hypothese aus, dass Wärme eine Möglichkeit für Kolonien sein könnte, die Position verschiedener Nestinhalte indirekt zu kommunizieren. Schließlich sind Honigbienen äußerst wählerisch, was die Temperatur ihres Nests angeht, da sie für die Entwicklung der Brut entscheidend ist. Heizkissen, die auf Brutnesttemperatur eingestellt waren, wurden an zufälligen Stellen auf einer Seite der speziellen Beobachtungsstöcke platziert. Auf der anderen Seite wurde ein Honigbienenvolk platziert. Zehn Tage später stellten die Wissenschaftler fest, dass 100 % der verdeckelten Brut perfekt auf die Position des Heizkissens ausgerichtet war.

„Als wir diese Kolonien kartierten, wussten wir nicht, wo sich das Heizkissen befand, weil wir uns nicht versehentlich beeinflussen wollten. Aber das Brutmuster war auffällig – man zeichnete praktisch ein Brutrechteck auf einer Seite nach, das dem Heizkissen auf der anderen Seite entsprach“, so Claire Bailey heute Doktorandin am New-Jersey-Institut für Technologie.

„Obwohl es viele Modelle dafür gibt, wie Honigbienen ihre Nester organisieren könnten, liefert dieses Experiment empirische Beweise dafür, dass Temperatursignale ein wichtiger Faktor sind“, erklärt Michael Smith.

Symmetrie bietet durchaus greifbare Vorteile, wie beispielsweise eine verbesserte Fortbewegung für einen symmetrischen Organismus. Um zu testen, ob Nestsymmetrie einer Kolonie tatsächlich nützt, schufen die Forscher einseitige und zweiseitige Nester (Kolonien, die in zweiseitigen Nestern lebten, legten ihr Nest symmetrisch an; Kolonien, die in einseitigen Nestern lebten, konnten dies jedoch nicht). Die Vorteile eines symmetrischen Nestes waren schnell klar: Schon nach zehn Tage hatten symmetrische Nester fast 60 % mehr Brut als ihre nicht symmetrischen Gegenstücke. Darüber hinaus war das Temperaturprofil der symmetrischen Nester stabiler, was für die Entwicklung der Brut entscheidend ist.

Schließlich wollten die Forscher sehen, ob diese Ergebnisse nur eine Kuriosität bei der Haltung von Bienen in Beobachtungsstöcken waren und ob sie eine ähnliche Symmetrie bei anderen Honigbienenarten finden würden.

Um zu beantworten, ob dieses Muster auch in Nestern mit mehreren Waben existiert, wie sie Honigbienen in der Wildnis bauen, machten die Forscher Bilder von „natürlichen Waben“ aus dreidimensionalen Nestern, in denen die Bienen ihre Waben frei von Grund auf bauen konnten - ohne künstliche Mittelwände wie Imker sie normalerweise bereitstellen.
Dies führte zu dem Problem, dass die Kolonien eine riesige Menge an Daten erzeugten, die mithilfe einer automatisierten Methode zur Klassifizierung des Inhalts pro Zelle anhand eines Bildes ausgewertet werden musste. „Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie biologische Fragen mit neuen Techniken aus der Informatik kombiniert werden können. Technisch könnte man dies zwar von Hand tun, aber es würde so viel Zeit in Anspruch nehmen, dass es einfach nicht praktikabel ist“, erläutert Ben Koger von der Universität Wyoming. Beim erneuten Vergleich der beiden Seiten der Wabe stellten die Wissenschaftler fest, dass die Bienen jede Wabe symmetrisch lagerten. „Die Waben sind zwischen Kolonien oder sogar innerhalb derselben Kolonie nicht austauschbar. Jede ist symmetrisch, was eine Art interne Symmetrie innerhalb ihrer Nestarchitektur erzeugt“, so Michael Smith.

„Die Studenten im Labor sagten immer wieder, dass wir das Projekt beenden müssten, aber ich wollte als unwahrscheinliches Beispiel sehen, ob wir dieselbe Art von Symmetrie auch bei anderen Arten von Apis finden könnten. Glücklicherweise haben wir in Thailand einen großartigen Partner“, berichtet Michael Smith.
Dr. Bajaree Chuttong von der Chiang Mai Universität in Thailand verfügte zufällig über genau das – Bilder von beiden Seiten natürlicher Nester mehrerer Honigbienenarten: Zwergbuschbienen Apis andreniformis, Riesenhonigbienen Apis dorsata und Zwerghonigbienen Apis florea. Als die Wissenschaftler beide Seiten der Nester miteinander verglichen, stellten sie fest, dass auch diese Arten ihre Nester symmetrisch anlegten.

Dies verdeutlichte den Forschern, dass diese architektonische Symmetrie nicht auf die Westliche Honigbiene beschränkt war. Alle Arten von Honigbienen bauen doppelseitige Waben und alle organisieren ihren Nestinhalt symmetrisch auf beiden Seiten der Wabe. Vermutlich bauten Arbeiterinnen schon sehr früh während des Evolutionsprozesses doppelseitige Waben, um Wachs zu sparen. Zusätzlich ergab sich daraus ein thermoregulierender Vorteil für die Brutaufzucht.