Eine neue Forschung der Flinders University gibt Einblicke in die faszinierende Welt der einheimischen australischen Bienen und stellt fest, dass eine hochentwickelte Art durch einen ungewöhnlichen Kampf zwischen der Anzahl männlicher und weiblicher Nachkommen geformt wurde.
Der gerade erschienene Artikel in Biologie Briefe fügt der farbenfrohen und vielfältigen Evolution und Ökologie von Hunderten von einheimischen Bienenarten, die auf kooperative Kolonien angewiesen sind, um oft raue Umgebungen zu überleben, eine weitere Wendung hinzu.
Die Biene im Fokus, Amphylaeus morosus (bekannt als die „kapriziöse maskierte Biene“), zeichnet sich durch ein soziales System aus, das eine hochreproduktive weibliche „Königin“ und nicht-reproduktive weibliche „Wächter“ umfasst, was sie zu einer Modellart für soziale Untersuchungen macht Evolution bei Insekten.
Seit den Tagen Darwins war eines der großen biologischen Mysterien, wie sich sterile Arbeiter in kooperativen sozialen Spezies entwickeln; Wie können Gene für Sterilität bestehen bleiben, wenn sterile Individuen keine Nachkommen haben?
„Wir wissen jetzt, dass dieses Problem größtenteils durch die Auswahl von Verwandten erklärt wird, bei der Arbeiter Kopien ihrer Gene über Brüder und Schwestern weitergeben können, anstatt ihre eigenen Nachkommen zu haben“, sagt der leitende Forscher, Flinders Ph.D. und Entomologe Dr. Lucas Hearn.
Aber warum entwickeln sich bei manchen Tierarten wie Ameisen, Bienen und Wespen unfruchtbare Arbeiterinnen und bei anderen nur selten?
„Ein Teil der Antwort ist das seltsame genetische System der Hymenoptera (Ameisen, Bienen und Wespen), in dem Weibchen enger mit ihren Schwestern verwandt sind als mit ihren eigenen Babys, aber viel weniger mit ihren Brüdern.
„Wenn Arbeiterinnen ihre Schwestern statt ihrer eigenen Babys oder ihrer Brüder großziehen können, kann dies einen genetischen „Vorteil“ schaffen, der die Sterilität begünstigt“, sagt er.
Es stellt sich jedoch heraus, dass die Dinge nicht immer so einfach sind.
Bei näherer Untersuchung der sozialen Biene A. morosus haben Forscher der Flinders University eine faszinierende Situation aufgedeckt, in der Königinnen, unterstützt von hilfreichen oder „altruistischen“ Wächtern in ihren Nestern, mehr Nachkommen legen, aber diese zusätzlichen Nachkommen sind immer Männchen.
„Das ist großartig für die Königin, aber nicht so gut für die weiblichen Wachen, weil diese zusätzlichen Nachkommen ihre Brüder sind und nicht eng miteinander verwandt sind“, sagt Dr. Hearn.
„Aber je mehr Wächter in einer Population vorhanden sind, desto mehr männliche Tiere werden produziert und desto geringer ist ihr genetischer Wert.“
Dies könnte dazu dienen, den Höhepunkt eines sehr langen Evolutionspfades zu veranschaulichen, der es unmöglich macht, zu einem Stadium weiterer sozialer Komplexität zu gelangen, das als „Eurosozialität“ bekannt ist und Nester mit einer einzigen Königin und einer Reihe von Arbeiterinnen aufweist, die sich nicht fortpflanzen.
Dies folgt früheren Untersuchungen von Flinders, die zeigten, dass altruistisches Bewachungsverhalten bei A. morosus zwar durch Verwandtschaftsauswahl erklärt werden kann, Bewachungsverhalten jedoch rätselhaft selten war.
„Die Untersuchung des Nutzens dieser Wachen innerhalb der Kolonie hat auch eine unerwartete Komplexität des Sozialverhaltens offenbart, die die Vorstellung in Frage stellt, dass sich Sozialität linear und allmählich entwickelt.
„Diese neueste Forschung liefert eine Erklärung für dieses Rätsel, nämlich, dass altruistisches Wachverhalten nur dann lohnend ist, wenn es selten vorkommt. Wenn es üblich wird, werden all die überschüssigen männlichen Nachkommen weniger wertvoll“, sagen Co-Autoren von Flinders University Associate Professor Mike Schwarz und der University von Adelaide Associate Professor Mark Stevens, einem leitenden Forschungswissenschaftler am South Australian Museum.
„Die australische Biene Amphylaeus morosus scheint in einer ‚Goldilocks-Zone‘ gelandet zu sein: nicht zu wenig kollektive Sozialität und nicht zu viel – genau das richtige Maß“, schlussfolgern die Forscher.
Amphylaeus morosus baut seine Nester in den gebrochenen Farnwedeln des rauen Baumfarns Cyathea australis, die dicht in den Dandenong Ranges und den zentralen Hochlandregionen von Victoria und sporadischer in montanen Lebensräumen entlang der Ostküste Australiens verbreitet sind.
Sie ist die einzige bekannte soziale Art innerhalb der sehr vielfältigen Colletidae-Bienenfamilie, was sie zu einer idealen Art macht, um zu untersuchen, wie sich das Sozialverhalten bei Insekten entwickelt hat.
Mehr Informationen:
Lucas R. Hearn et al., Die Anwesenheit eines Wächters führt stellvertretend zu gespaltenen Geschlechterverhältnissen in einer fakultativ sozialen Biene, Biologie Briefe (2023). DOI: 10.1098/rsbl.2022.0528