Die meisten Wildbienen sind Einzelgänger, aber eine winzige Zimmermannsbienenart kümmert sich gewissenhaft um ihren Nachwuchs und zieht ihn auf, ein Vorgang, der sich enorm positiv auf das Mikrobiom, die Entwicklung und die Gesundheit der sich entwickelnden Biene auswirkt, fanden Forscher der York University heraus.
Ähnlich dem positiven Einfluss, den menschliche Mütter auf ihre Nachkommen haben können, wehrt die mütterliche Fürsorge dieser Zimmermannsbienen (Ceratina calcarata) ein Übermaß an schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren und Parasiten im frühesten Entwicklungsstadium ab.
Ohne mütterliche Fürsorge stieg die Krankheitserregerlast dieser sich entwickelnden Bienen sprunghaft an – 85 % der Krankheitserreger waren Pilze, während 8 % Bakterien waren –, was sich auf ihr Mikrobiom, eine entscheidende Komponente der Bienengesundheit, sowie auf ihre Entwicklung, ihr Immunsystem und ihre Genexpression auswirken kann . Dies kann beispielsweise zu Veränderungen in der Gehirn- und Augenentwicklung und sogar im Verhalten führen.
Der größte gefundene Einzelpilz war Aspergillus, von dem bekannt ist, dass er bei Honigbienen die Steinbrutkrankheit auslöst, die den Nachwuchs mumifiziert. In späteren Stadien kann die mangelnde Pflege zu einem reduzierten Mikrobiom führen, was die Anfälligkeit für Krankheiten und einen schlechten allgemeinen Gesundheitszustand erhöht.
Die Forscher untersuchten insgesamt vier Entwicklungsstadien im Leben dieser Zimmermannsbienen, beginnend mit dem Larvenstadium, sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit mütterlicher Fürsorge.
„Diese Pilzinfektionen haben Auswirkungen auf die Fitness. Wir dokumentieren die Veränderungen in der Entwicklung, die Veränderungen in der Krankheitslast, und das ist eine große Sache, weil bei Wildbienen viel weniger über ihre Krankheitslast bekannt ist. Wir heben alles hervor.“ dieser Faktoren zum ersten Mal“, sagt die leitende Autorin Sandra Rehan, Professorin an der Fakultät für Naturwissenschaften in York.
Die dadurch ausgelösten Entwicklungsveränderungen, dass Gene exprimiert oder unterdrückt, hoch- oder herunterreguliert wurden, sowie Krankheitslasten, abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen mütterlicher Fürsorge, hatten Folgewirkungen auf das Mikrobiom und die Bienengesundheit.
Diese alleinerziehenden Mütter bauen jedes Jahr ein Nest im Mark abgestorbener Pflanzenstängel, wo sie vom Frühling bis zum Herbst ihre Jungen zur Welt bringen und sich um sie kümmern. Alles, was die Mutter daran hindert, sich um ihre Jungen zu kümmern, erhöht das Risiko von Nesträubern und Parasitenbefall, einschließlich übermäßigem Beschneiden der Stängel im Frühjahr und Herbst, und kann schwerwiegende Folgen für ihre Jungen haben.
Der Artikel „Die Auswirkungen mütterlicher Fürsorge auf das Entwicklungstranskriptom und Metatranskriptom einer Wildbiene“ wird in der Zeitschrift veröffentlicht Kommunikationsbiologie. Die Hauptautorin Katherine Chau von der York University ist Postdoktorandin der Mitacs Elevate and Weston Family Foundation Microbiome Initiative.
„Wir haben in den frühesten Stadien wirklich auffällige Veränderungen festgestellt, was überraschend war, da wir nicht damit gerechnet hatten, dass sich in diesem Stadium die deutlichsten Veränderungen ergeben würden“, sagt Chau. „Wenn man sich die Genexpression dieser Bienen anschaut, kann man sehen, wie sich die kleinste Dysregulation zu Beginn der Entwicklung auf ihre gesamte Entwicklung auswirkt. Alles ist miteinander verbunden und zeigt, wie wichtig mütterliche Fürsorge in der frühen Kindheitsentwicklung ist.“
Diese Studie liefert metatranskriptomische Erkenntnisse über die Auswirkungen der mütterlichen Fürsorge auf die Entwicklung des Nachwuchses und einen grundlegenden Rahmen für die Verfolgung der Entwicklung des Mikrobioms. „Es ist ein komplexes Papier, das Datenschichten bereitstellt und die Leistungsfähigkeit der Genomik als Werkzeug zeigt“, sagt Rehan. „Es ermöglicht uns, die Interaktionen zwischen Wirt und Umgebung zu dokumentieren. Ich denke, das ist die Stärke dieses Ansatzes und der neuen Technologien und Techniken, die wir entwickeln.“
Sie hofft auch, dass die Menschen dadurch mehr Einblick in das verborgene Leben der Bienen und ihre großen Unterschiede, aber auch Gemeinsamkeiten erhalten. „Oft betrachten Menschen Bienen als Monolithen, aber wenn man die Komplexität von Bienen versteht und weiß, dass es Wildbienen und bewirtschaftete Bienen gibt, ist es wahrscheinlicher, dass sich die Menschen um die Bienenvielfalt kümmern“, sagt Rehan.
Weitere Autoren des Artikels sind Mariam Shamekh, eine ehemalige Studentin ihrer Abschlussarbeit und Trägerin des Undergrad Student Research Award des Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), und Jesse Huisken, ein Ph.D. Kandidat und Empfänger eines NSERC-Postgraduiertenstipendiums.
Mehr Informationen:
Die Auswirkungen mütterlicher Fürsorge auf das Entwicklungstranskriptom und Metatranskriptom einer Wildbiene, Kommunikationsbiologie (2023).