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Impfschutz für Bienen : Schluckimpfung fürs Bienenvolk

  • -Aktualisiert am

Bienen mit ihrer Königin Bild: dpa

Pflanzenschutzmittel, aber auch Pilze, Bakterien und Viren machen den Bienen das Leben schwer. Mit einer speziellen Kost können sich die Insekten zumindest vor Krankheitserregern schützen.

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          Ein Bienenstock mit Tausenden von Honigbienen bietet ein günstiges Ambiente für Krankheitserreger, sollte man meinen. Auch wenn sich die Arbeiterinnen emsig um Hygiene bemühen, so gehört „Social Distancing“ nicht zum Alltag eines Bienenvolks. Im Gegenteil, Bienen pflegen engen Körperkontakt und geben die Nahrung von Mund zu Mund weiter. Das birgt die Gefahr, dass sich Infektionskrankheiten rasch ausbreiten. Futtergaben können aber auch vor Erkrankung schützen, indem sie das Immunsystem der Empfänger auf Trab bringen. Wie in einem Bienenvolk auf diese Weise schon die Allerjüngsten immunisiert werden, haben Wissenschaftler um Gyan Harwood von der University of Illinois in Urbana-Champaign und Heli Salmela von der Universität Helsinki erforscht.

          Anders als Wirbeltiere bilden Insekten keine Antikörper, wenn sie mit Krankheitserregern in Kontakt kommen. Sie können ihre Erfahrung mit pathogenen Keimen aber ebenfalls an die nächste Generation weitergeben. Die finnischen Bienenforscher um Heli Salmela haben unlängst entdeckt, dass dabei das Protein Vitellogenin, aus dem die Dotterproteine in Eiern entstehen, im Spiel ist: Wenn Vitellogenin aus der Blutbahn der Mutter in das Ei verfrachtet wird, kann es Zellwandfragmente von Bakterien mit hineinnehmen und dadurch das Immunsystem des Embryos stimulieren.

          Auch wenn Insekten ein weit weniger komplexes Immunsystem besitzen als Säugetiere, können potentiell destruktive Eindringlinge erkannt und abgewehrt werden: Mikroben werden etwa mit eigens produzierten Antibiotika attackiert, mit dem Polymer Melanin regelrecht eingekerkert oder von Fresszellen verschlungen. Die Bienenkönigin, ausschließlich für die Produktion von Nachkommen zuständig, wird vor Infektionen besonders gut geschützt. Was fleißige Sammlerinnen von ihren Blütenbesuchen heimbringen, ist nicht immer frei von Mikroben. Die Königin nimmt jedoch weder Pollen noch Nektar zu sich. Stattdessen erhält sie von den Bienen, die sie ständig umsorgen, ein milchiges Sekret aus den Futtersaft- und Mandibeldrüsen, ein sogenanntes „Gelée royale“. Die Arbeiterinnen eines Bienenvolks bekommen solches Premium-Food nur im Larvenstadium drei Tage lang verabreicht.

          Nektar, vermischt mit Sekret, ergibt eine gesunde Nahrung für Bienen.
          Nektar, vermischt mit Sekret, ergibt eine gesunde Nahrung für Bienen. : Bild: ZB

          Neben allem, was eine Bienenkönigin an Nährstoffen braucht, enthält Gelée royale auch spezielle Peptide, die als Antibiotika wirken. Um herauszufinden, ob Bruchstücke pathogener Bakterien ebenfalls zum Sortiment der Zutaten gehören, experimentierten die amerikanischen Biologen um Gyan Harwood mit Paenibacillus larvae, dem Erreger der Amerikanischen Faulbrut. Statt sich zu verpuppen und als erwachsene Honigbiene zu schlüpfen, verwandeln sich damit befallene Bienenlarven in braunen Schleim mit unzähligen Sporen, über die sich die Infektion weiter ausbreiten kann. Die Forscher töteten die Bakterien ab, markierten sie mit fluoreszierendem Farbstoff und mischten sie einer Zuckerlösung bei. Dieser Nektarersatz diente als Verpflegung für Arbeiterinnen, die das Gelee produzieren.

          Impfschutz mit RNA-Molekülen

          Wie Harwood und seine Kollegen im Journal of Experimental Biology  berichten, konnten sie im Gelée royale fluoreszierende Partikeln nachweisen, die von den Bazillen stammten. Bienen, die Faulbrut-Erreger geschluckt hatten, schleusen offenbar Fragmente davon in ihr nahrhaftes Drüsensekret. Empfänger solcher Futtergaben, die vermutlich wie eine Schluckimpfung wirken, ist unter anderem die Königin. Auf diese Weise impft sie möglicherweise ihre Eier und immunisiert schon früh den Bienennachwuchs.

          Für Honigbienen können Viren ebenso tödlich sein wie pathogene Bakterien. Das „Israeli acute paralysis virus“ etwa ist häufig im Spiel, wenn ganze Bienenvölker plötzlich zugrunde gehen. Dadurch dezimiert dieses RNA-Virus, das von der parasitischen Milbe Varroa destructor übertragen wird, nicht nur die Honigernte der Imker. Betroffen sind auch Obstbauern und andere Landwirte, die für die Bestäubung ihrer Pflanzen auf Bienen angewiesen sind.

          Angesichts der gravierenden ökonomischen Konsequenzen suchten Wissenschaftler um Ilan Sela von der Hebrew University of Jerusalem in Rehovot nach einem Mittel, das Virus in Schach zu halten. Wie sie in der Zeitschrift Insect Molecular Biology  schreiben, entpuppte sich die Virus-RNA als äußerst wirksam: Zwei Abschnitte aus dem Virus-Genom wurden in Form von doppelsträngiger RNA in eine Zuckerlösung gemischt, an der sich die Versuchstiere labten. Als Sela und Kollegen den Nektarersatz dann zusätzlich mit dem „Israeli acute paralysis virus“ anreicherten, entwickelten diese Bienen keinerlei Krankheitszeichen.

          Wenn gar nichts mehr hilft

          Untersuchungen ergaben, dass die Bienen die doppelsträngige RNA aufgenommen und in kleine Stücke zerlegt hatten. Solche RNA-Schnipsel spielen bei dem Mechanismus der RNA-Interferenz eine entscheidende Rolle: Sie erlauben der komplexen molekularen Maschinerie, an Virus-RNA anzudocken und diese unschädlich zu machen. So verhindert RNA-Interferenz, dass sich das Virus vermehrt. Womöglich lassen sich Honigbienen so künftig in großem Stil vor dem Virus schützen.

          Blühende Felder sind wichtige Nahrungsquellen für Bienen
          Blühende Felder sind wichtige Nahrungsquellen für Bienen : Bild: ZB

          Wie sich verabreichte RNA in einem Bienenvolk ausbreitet, beobachteten Biologen um Eyal Maori von der University of Cambridge. Sie mischten doppelsträngige RNA in eine Zuckerlösung und verpassten dieser eine chemische Markierung. Zwei Wochen nachdem sich die Bienen zum letzten Mal an dieser speziellen Zuckerlösung gütlich getan hatten, war die fragliche RNA noch immer in ihrem Körper nachweisbar. Sie zirkulierte im Blutkreislauf und war von dort auch in die Futtersaft- und Mandibeldrüsen vorgedrungen. So bekamen die Larven, die mit dem milchigen Sekret der Drüsen gefüttert wurden, ebenfalls ihren Anteil.

          Alle bisher untersuchten Insekten setzen sich gegen Virusinfektionen mit RNA-Interferenz zur Wehr. Dabei entsteht RNA, die nicht bloß lokal verhindert, dass sich das Virus vermehrt. Über den Blutkreislauf verbreitet, immunisiert sie auch weit entfernte Körperzellen. Darüber hinaus können Honigbienen solche RNA rasch im gesamten Bienenvolk verbreiten. Mit dieser sozialen Dimension der Immunisierung, so vermuten Maori und Kollegen, kompensieren sie die karge genetische Ausstattung ihres Immunsystems — im Vergleich mit anderen Insekten wurden bei ihnen viel weniger einschlägige Gene entdeckt.

          Doch was, wenn eine Larve oder eine erwachsene Honigbiene trotz allem krank wird? Sobald Arbeiterinnen des Bienenvolks darauf aufmerksam werden, werfen sie das erkrankte Tier umgehend aus dem Bienenstock. Auch diese rabiate Reaktion zählt zu den Abwehrkräften, mit denen sich Bienenvölker vor Krankheit schützen. Bei den Bienen, die Nektar und Pollen sammeln, erledigt sich das Problem oft von allein. Geschwächt und desorientiert, schaffen sie es nicht mehr, von einem Ausflug wieder heimzukehren. Schlimmstenfalls ereignet sich dann, was als „Colony Collapse Disorder“ bezeichnet wird: Weil die Schar der Arbeiterinnen kollabiert, stirbt das Bienenvolk schließlich aus.

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