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Wie Bienen ihr Volk impfen

Ammenbienen versorgen die Larven mit Gelée, das auch als Weiselfuttersaft bezeichnet wird. (Bild: florintt/iStock)

Bienen können ihre Abwehrkräfte gegenüber Krankheitserregern auf die neue Generation im Stock übertragen, haben Forscher festgestellt. Durch das Gelée – das Bienenäquivalent zur Muttermilch – verpassen die Insekten ihrer Brut demnach „RNA-Impfstoffe“. Möglicherweise lässt sich dieses System für den Bienenschutz nutzen, sagen die Wissenschaftler.

Bienensterben (Colony Collapse Disorder) heißt das Stichwort: Seit einigen Jahren befinden sich die ökologisch und ökonomisch bedeutenden Insekten gleichsam auf dem Sinkflug. Viele Völker auf der ganzen Welt sind geschwächt und sterben in einem teils dramatischen Ausmaß ab. Die Gründe sind Studien zufolge vielschichtig. Ein Faktor gilt allerdings als klar nachgewiesen: Vielen Völkern machen Infektionen mit bestimmten Viren zu schaffen, die wiederum durch die blutsaugende Varroamilbe verbreitet werden.

Den Bienen im Kampf gegen die Virusinfektionen zu helfen, haben sich die Forscher um Eyal Maori von der University of Cambridge zum Ziel gesetzt. Ihr Ansatz ist dabei, die Insekten über eine Art Impfung zu stärken, die durch spezielle RNA-Moleküle vermittelt wird. Sie werden von Genen der Honigbiene gebildet oder stammen von Krankheitserregern wie Viren. Im Gegensatz zu anderen RNAs im Körper dienen diese RNA-Moleküle nicht der Herstellung von Eiweißen. Stattdessen spielen sie über die sogenannte RNA-Interferenz eine steuernde Rolle: Sie beeinflussen die Genregulation und damit auch Immunreaktionen.

Antivirale Therapie im Test

In früheren Untersuchungen konnten die Wissenschaftler bereits Erfolge mit dieser antiviralen Therapie vorweisen. Sie haben Bienen RNA-Fragmente mit dem Futter zugeführt, die ein Segment eines Virus enthielten, das Bienen befällt. Es zeigte sich, dass die RNA tatsächlich eine Immunreaktion auslöste – ähnlich wie ein Impfstoff: Die behandelten Bienen zeigten erhöhte Widerstandskraft, als sie dem tatsächlichen Erreger schließlich ausgesetzt wurden. Dabei stellten die Forscher später einen Effekt fest, der nun zu der aktuellen Studie geführt hat: Die Versuchs-Völker blieben nach Beendigung der Behandlung über mehrere Monate hinweg gesund – auch als die ursprünglich behandelten Bienen gestorben und durch eine neue Generation ersetzt worden waren. Dies ließ vermuten, dass die immunisierenden RNA-Fragmente über Generationen hinweg weitergegeben wurden.

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So haben sich die Forscher der Untersuchung des möglichen Übertragungsmediums gewidmet: Dem Gelée, das auch als Weiselfuttersaft bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um ein Sekret, das in bestimmten Drüsen im Kopf der Ammenbienen entsteht und zur Versorgung der Brut verwendet wird. Die Larven der Arbeiterinnen werden nur in den ersten Larvenstadien mit dieser „Bienen-Muttermilch“ gefüttert, anschließend bekommen sie Pollen und Honig. Die jungen Königinnen werden hingegen komplett mit dem Nahrungssaft gefüttert – daher kommt die Bezeichnung Gelée royale.

Durch ihre Untersuchungen konnten die Wissenschaftler nun bestätigen, dass die „Impf-RNA“ nicht nur diejenige Biene erreicht, die sie direkt zu sich nimmt. Über die Körperflüssigkeiten der Biene gelangt die Substanz auch in die Gelee-Drüsen und wird in das Sekret übertragen. Anschließend wird die RNA von den Larven mit dem Futter aufgenommen und entfaltet ihre Wirkung. Durch weitere Experimente konnten die Forscher auch zeigen, dass die übertragbare RNA einen RNA-Interferenz-Effekt vermittelt: Sie beeinflusst die Aktivität einiger Gene und kann dadurch Virusinfektionen eindämmen.

Bienen verbreiten ihre Immunität effektiv

Außerdem entdeckten die Forscher im Gelée verschiedene Arten von natürlich vorkommenden übertragbaren RNAs, von denen einige von Bienengenen stammen und einige von Krankheitserregern. Dies legt den Schluss nahe, dass sie den Bienen ebenfalls eine Immunität gegen diese Erreger vermitteln. „Aus unseren Ergebnissen geht hervor, dass Bienen übertragbare RNA unter den Mitgliedern ihrer Kolonie verbreiten, um Immunität zu verbreiten und es anderen Bienen zu ermöglichen, sich an die unterschiedlichen Umweltbedingungen anzupassen“, sagt Maori.

Für die Entwicklung von nachhaltigen Immunisierungsstrategien im Kampf gegen Bienenkrankheiten sind dies nun gute Nachrichten. Maori verweist in diesem Zusammenhang auch auf die Ergebnisse einer weiteren kürzlich veröffentlichten Studie seiner Arbeitsgruppe: Die Wissenschaftler haben ein Protein im Gelée entdeckt, das offenbar die übertragbare RNA binden und dadurch schützen kann. „Honigbienen haben eine Art Kleber entwickelt, der RNA stabiler macht, sodass sie besonders gut mit anderen Bienen geteilt werden kann. Wenn wir diese Technologie nutzbar machen, könnten wir sie vielleicht bei der Entwicklung neuer Impfstoffe gegen Bienenkrankheiten gezielt einsetzen“, sagt Maori. „Und vielleicht haben diese Bienen-Proteine sogar Potenzial für den Einsatz in der Humanmedizin“, sagt der Wissenschaftler abschließend.

Quelle: University of Cambridge, Cell Reports, 10.1016/j.celrep.2019.04.073

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