Neue Bakterien sollen Bienen vor Krankheitserregern schützen

Wissenschaftler der University of Texas in Austin berichten in der Zeitschrift Science, dass sie gentechnisch veränderte Bakterien entwickelt haben, um Honigbienen vor einem tödlichen Trend zu schützen, der als Kollaps ganzer Bienenkolonien (Colony Collapse Disorder, kurz CCD) bekannt ist. Die modifizierten Bakterien, die im Darm von Bienen leben, wirken wie ein "lebender Impfstoff" gegen zwei der Hauptursachen des Bienenvolk-Kollapses: Varroa-Milben und das "deformierte-Flügel-Virus" (DWV), die häufig zusammen vorkommen.

Honigbienen haben ein bemerkenswertes Darmmikrobiom, sowie einen antiviralen Abwehrmechanismus, der als RNA-Interferenz (RNAi) bezeichnet wird und hilft, bestimmte Viren (sogenannte RNA-Viren) abzuwehren.

Jeffrey Barrick, ein mikrobieller Evolutionsbiologe an der Universität von Texas (Austin), und seine Kollegen entschieden sich, zu prüfen, ob sie Bakterien, die im Darm der Honigbiene leben, für die Produktion von RNA rekrutieren können, die die Milbe oder das Virus dazu bringt, einige ihrer eigenen Gene zu zerstören. Während der Mensch tausende Arten von Darmbakterien hat, haben alle Honigbienen die gleichen sechs bis acht Darmmikroben.

Barricks Doktorand Sean Leonard fand heraus, wie man eine dieser Bakterien, Snodgrassella alvi, genetisch so verändert, dass sie kontinuierlich RNA herstellt, die zu dem genetischen Material passt, das er abbauen will: Gene, die für das Überleben der Milbe oder des Virus unerlässlich sind. Anschließend fütterte er Gruppen von bis zu 20 Bienen mit dem Bakterium, bevor er sie den Milben oder dem Virus aussetzte.

Für den Milbentest verfolgten die Forscher das Schicksal der parasitären Schädlinge. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Milben innerhalb von 10 Tagen sterben, wenn sie sich von Bienen mit den neuen Darmmikroben ernähren, ist um etwa 70 Prozent höher als bei Kontrollbienen.

Auch die Virustests sahen vielversprechend aus. Bienen, die mit schützenden Bakterien geimpft wurden, hatten 10 Tage nach der Exposition gegenüber dem deformierten Flügelvirus eine 37 Prozent höhere Überlebensrate.

Das modifizierte Darmbakterium verbleibt mindestens für die Dauer der Versuche (15 Tage) im Darm der Honigbiene und liefert eine gleichmäßige Versorgung mit antiviraler RNA. Und weil erwachsene Bienen sich entwickelnde Bienen füttern, können sie diese nützlichen Darmmikroben möglicherweise auf die nächste Generation übertragen, sagt Barrick.

Die Forscher glauben, dass ihre Methode eines Tages auch in der Landwirtschaft eingesetzt werden könnte, da die gentechnisch veränderten Bakterien leicht zu züchten sind, die Impfung der Bienen einfach ist und es unwahrscheinlich ist, dass sich die Darmbakterien über die Bienen hinaus ausbreiten.

Ein weiterer Vorteil des Ansatzes besteht darin, dass die Forscher ihn als Instrument zur Untersuchung der Bienengenetik verwenden können. Die gentechnisch veränderten Bakterien können Einblicke in die Funktionsweise des Bienengenoms verschaffen und möglicherweise neue Züchtungsstrategien zur Erzeugung robusterer Bienenvölker ermöglichen.

Honigbienen spielen eine enorme Rolle in der globalen Lebensmittelproduktion. Ohne Honigbienen würden Dutzende von Feldfrüchten, von Mandeln über Beeren bis hin zu Brokkoli, entweder verschwinden oder wesentlich weniger Nahrung produzieren. Laut einer nationalen Umfrage haben die Imker in den USA im vergangenen Winter fast 40% ihrer Honigbienenvölker verloren. Dies ist die höchste Rate, die seit Beginn der Umfrage vor 13 Jahren verzeichnet wurde.

Weitere Informationen: "Engineered symbionts activate honey bee immunity and limit pathogens" Science (2020) .