Wildbienen- und Hummel-Genome entschlüsselt

Das hat ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern der Universität Hohenheim herausgefunden. Die Forscher haben das Erbgut von zehn Bienen analysiert und miteinander verglichen, um herauszufinden, ob es gemeinsame genetische Grundlagen für das Sozialverhalten unterschiedlicher Bienenarten gibt. Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden gestern Abend im renommierten Wissenschaftsjournal „Science“ veröffentlicht. Für ihre Studie haben die Wissenschaftler aus Europa, Asien und Amerika das Erbgut von zehn Bienenarten verglichen, die unterschiedliche Grade an Sozialverhalten aufzeigen.

Sozialverhalten nicht von einem Gen abhängig

Zur Überraschung der Forscher stellte sich heraus, dass auch bei komplexen sozialen Organisationen nicht immer dieselben Gene aktiv sind. „Unsere Studie zeigt, dass die Entstehung von komplexem Sozialverhalten nicht von einem oder wenigen Genen abhängt “, erklärt Prof. Dr. Hasselmann.

Weiterhin stellten die Forscher fest, dass mit einem zunehmenden Grad der sozialen Organisation die Zahl so genannter Transkriptionsfaktor-Bindestellen zunimmt. Diese Bindestellen sind für die Regulation, also das An- und Abschalten einzelner Gene, notwendig. Auch die Methylierung von Genen nimmt bei komplexen Sozialformen zu. Dabei handelt es sich um einen Mechanismus zur Regulation, der beeinflusst, ob ein Gen aktiviert wird oder nicht.

Das Gen, das für die Geschlechtsbestimmung der Bienen verantwortlich ist, müsse hoch variabel sein um den Inzuchteffekt zu verringern: „Für die Honigbiene konnten wir dies in den letzten Jahren schon zeigen, jedoch kann durch die Zerstückelung der Lebensräume auch für Wildbienen Inzucht immer mehr zum Problem werden“, meint der Experte.

Die Frage, welche Bienenarten damit sensitiver auf Umweltfaktoren reagieren als andere, habe nicht nur für den Naturschutz Relevanz, erklärt Prof. Dr. Hasselmann. „Die wirtschaftliche Bedeutung von Wildbienen und Hummeln als wichtige Blütenbestäuber ist immens. Jedoch wissen wir noch zu wenig über die komplexen Interaktionen und deren genetische Vielfalt. Hier können die aktuellen Genomstudien helfen, diese in Zukunft genauer zu analysieren."

Hummel-Genome geben Aufschluss

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hasselmann war auch an einer weiteren Publikation beteiligt, die kürzlich im Fachjournal „Genome Biology“ erschienen ist. In dieser Studie haben sich die Forscher speziell mit dem Genom der dunklen Erdhummel und der in Nordamerika beheimateten östlichen Hummel befasst und deren Genome entschlüsselt. In der Publikation haben die Forscher das Erbgut der beiden Hummeln mit dem der nah verwandten Honigbiene verglichen. „Obwohl die Hummeln eine primitive Sozialstruktur aufweisen, ist ihr Erbgut dem der Honigbiene überraschend ähnlich“, erklärt Prof. Dr. Hasselmann.

Dennoch gibt es geringe Unterschiede: So hat die Honigbiene beispielsweise mehr Gene, die für den Geruchssinn zuständig sind, während bei der Hummel eher der Fokus auf dem Geschmackssinn legt. „Diese minimalen Unterschiede könnten mit der Ausprägung der Arbeitsteilung zusammenhängen“, vermutet der Experte.

Publikationen
Kapheim et al. 2015. Genomic Signatures of Evolutionary Transitions from Solitary to Group Living. Science, 14.05.2015; DOI: dx.doi.org/10.1126/science.aaa4788

Sadd et al. 2015. The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization, Genome Biology; DOI: dx.doi.org/10.1186/s13059-015-0623-3 (Pd)