Weltweit wächst das Bewusstsein für die entscheidende Rolle, die Bienen und andere Bestäuber bei der Erhaltung natürlicher Lebensräume und der Sicherung der Nahrungsversorgung spielen. Im Vorfeld des Weltbienentags am 20. Mai Horizon Magazin wirft einen genaueren Blick darauf, wie Mikroorganismen im Bienendarm der Schlüssel zur Sicherung der Zukunft der Insekten – und des Planeten – sind.
Mit drei Viertel der weltweiten Nahrungspflanzen Da sie bis zu einem gewissen Grad von Bestäubern abhängig sind, wird die Gewährleistung des Wohlergehens dieser einfallsreichen Insekten angesichts von Lebensraumverlust, Umweltverschmutzung und Pestiziden von zentraler Bedeutung für die Verbesserung der Nahrungsmittelversorgung in den kommenden Jahren sein.
Einfache Honigbiene
Sowohl für Bienen als auch für Menschen könnte ein gesunder Verdauungstrakt einen großen Beitrag zur Verlängerung der Lebenserwartung leisten. Aus diesem Grund untersuchen Forscher das geheimnisvolle innere Mikrobiom im Darm von Bienen, um mehr über ihre Widerstandskraft gegen Krankheiten und den besten Schutz vor Krankheiten zu erfahren.
„Die Darmmikrobiota ist wichtig, um Bienen vor Krankheitserregern zu schützen“, sagte Dr. Amélie Cabirol, Postdoktorandin für die Gesundheit von Honigbienen an der Universität Lausanne in der Schweiz. „Wir müssen alle Determinanten der Bienephysiologie verstehen, um sagen zu können: ‚Das ist der Ausweis einer gesunden Biene.‘“
In der Welt der Honigbienen durchschnittliche Lebensdauer Die Dauer kann je nach Bienenart zwischen acht Wochen und fünf Jahren liegen. Arbeitsbienen sterben innerhalb von Monaten, während Bienenköniginnen jahrelang leben können.
Der Darm einer Honigbiene ist relativ einfach zu untersuchen, da er von spezialisierten Gemeinschaften mit nur etwa neun Bakterienarten dominiert wird. Das heißt, sie könnten als gute Grundlage dienen, um auch bei anderen Arten, einschließlich des Menschen, mehr über das Mikrobiom zu erfahren.
Einige Pestizide und Herbizide beeinträchtigen die Darmmikrobiota von Bienen. Pestizide, sogenannte Neonikotinoide, sind oft mit dem Rückgang der Bestäuber verbunden. Während ihre Verwendung im Freien in der EU im Jahr 2018 verboten wurde, wurden bereits zuvor Ausnahmen gewährt jüngste Versuche, die Praxis zu beenden.
Veränderungen im Darm einer Biene sind nicht immer tödlich, können aber dennoch die Fähigkeit zur Bestäubung beeinträchtigen.
Bakterien-Gedächtnis-Link
„Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass eine gestörte Darmmikrobiota Auswirkungen auf die Lern- und Gedächtnisleistung der Bienen hat“, sagte Cabirol. „Solche kognitiven Fähigkeiten sind für Bienen wichtig, um Gerüche mit dem Nektar zu assoziieren, den sie von Blumen erhalten, und sich so an die besten Nahrungsquellen in ihrer Umgebung zu erinnern.“
Der SchadenSchatz Das Projekt, an dem sie mitarbeitete, untersuchte die Darmgesundheit von Bienen mithilfe genetischer Sequenzierung und der Untersuchung kleiner Moleküle, die am Stoffwechsel in Zellen beteiligt sind. Die Initiative lief von Mai 2020 bis Oktober 2022.
Cabirols Team hat das herausgefunden Honigbienen erlernte und gespeicherte Informationen besser, wenn ihr Darm fünf Arten von Kernbakterien enthielt, als wenn sie nur eine oder keine enthielten.
Dies deutet darauf hin, dass die Leistung durch Wechselwirkungen zwischen Mikrobentypen verbessert wird. Der nächste Schritt besteht darin, verschiedene Kombinationen zu testen, um herauszufinden, was passiert.
„Jetzt können wir nur sagen, dass jedes mikrobielle Mitglied für sich genommen nicht ausreicht, um diese kognitiven Fähigkeiten zu fördern, aber wir können noch nicht sagen, ob jedes Mitglied dafür notwendig ist“, sagte Cabirol.
Obwohl aktuelle Forschung weist darauf hin, dass Honigbienen in den letzten Jahrzehnten auf dem Vormarsch waren, sagte sie, dass einzelne Völker immer noch schwere Verluste erleiden können und hofft, dass die Erkenntnisse von HarmHoney auf andere bedrohte Bienenarten übertragen werden können.
Zum Beispiel, Studien Die von ihren Kollegen an der Universität Lausanne durchgeführten Untersuchungen haben begonnen, mehr über die Vielfalt im Darmmikrobiom sogenannter stachelloser Bienen herauszufinden.
Die relativ einfache Untersuchung von Honigbienen aufgrund von Faktoren wie ihrer weit verbreiteten globalen Präsenz macht sie laut Cabirol zu guten Testfällen.
„Der Verlust von Honigbienenvölkern lässt darauf schließen, dass andere, nicht bewirtschaftete Bienenpopulationen unter ähnlichen Stressfaktoren leiden könnten“, sagte sie. „Das Verständnis der Ursachen für den Zusammenbruch von Bienenvölkern ist von entscheidender Bedeutung für die Identifizierung von Stressfaktoren, die sich auf alle Bestäuber auswirken können, und sollte dazu beitragen, die Praktiken in der Landwirtschaft und Imkerei zu verbessern.“
Parasitenproblem
Zu den Stressfaktoren, denen Honigbienen ausgesetzt sind, gehören Darmparasiten wie Nosema ceranae, die sich zu einer Bedrohung entwickelt haben weltweit verbreitet.
Eine Infektion erwachsener Bienen in jungen Jahren kann dazu führen, dass sie für den Rest ihres Lebens Schwierigkeiten haben, Nahrung zu verdauen. Zu den Folgeauswirkungen gehören eine kürzere Lebensdauer sowie eine verminderte Gesundheit, Population und Leistung der Kolonie, was letztendlich zum Absterben der Kolonie führen kann.
Das Antibiotikum Fumagillin wurde in der Vergangenheit gegen Nosema-Arten eingesetzt, seine Verwendung wurde jedoch in Europa aufgrund von Antibiotikaverboten in der Bienenzucht und Bienenzucht eingeschränkt einige Studien habe gefragt, wie gut es tatsächlich bei Nosema ceranae funktioniert. Das erfordert neue Methoden der Prävention.
„Wir müssen natürliche Lösungen finden, die keine Probleme für Bienen und die Umwelt schaffen“, sagte Professorin Diana Di Gioia, Agrarmikrobiologin an der Universität Bologna in Italien. „Das Konzept besteht darin, dass der Wirt besser auf Parasiten reagieren kann, wenn er über eine erhöhte Zusammensetzung nützlicher Bakterien verfügt.“
Sie hat die geleitet Keine Probleme Projekt zur Untersuchung möglicher neuer umweltfreundlicher Darmbehandlungen zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Bienen gegenüber Krankheiten. Die Initiative begann im Jahr 2018 und wurde über das Enddatum März 2023 hinaus verlängert.
Während des Projekts führte das Team DNA-basierte Studien mit Bakterienlösungen und pflanzlichen Produkten im Labor und im Feld in Irland, Italien, Malta und Argentinien durch, um deren Wirksamkeit unter unterschiedlichen Klimazonen und Infektionsgraden zu untersuchen.
Geheimformel
Die Forscher haben herausgefunden, dass eine Formel, die eine Mischung aus zwei Arten nützlicher Mikroorganismen enthält, zu a zu führen scheint die Ermäßigung bei Nosema ceranae.
Das Team hat nun eine Prototyp-Formulierung entwickelt, die auf probiotischen Mikroorganismen und pflanzlichen Molekülen basiert. Die Idee ist, dass diese Formulierung, für die ein Patent beantragt wird, den Bienen mit der Nahrung verfüttert werden kann und dabei hilft, das Gleichgewicht ihrer Mikrobiota zu verbessern.
Die Hoffnung besteht darin, ein Folgeprojekt durchzuführen, in dem die Formulierung unter verschiedenen Bedingungen und Dosierungen getestet werden kann, um sie zu verfeinern und die besten Anwendungsmethoden zu ermitteln.
Abgesehen von den Vorteilen für Bienen kann die Erforschung dieser Bienen sehr nützlich sein, um das Darmmikrobiom und seine Entwicklung im weiteren Sinne zu untersuchen.
„Mit Honigbienen haben wir dieses mächtige Werkzeug“, sagte Di Gioia. „Es sieht so aus, als ob die Biene als Modell für die Untersuchung der Darmmikrobiota dienen sollte.“