1. Einleitung

Die Gesetze der Genetik wurden bereits 1856 vom Mönch Gregor Mendel skizziert. Im Garten der Abtei St. Thomas in Brno, im Südosten des heutigen Tschechiens, widmet er sich der Untersuchung der Hybridisierung von Erbsen, weil der Bischof, sein hierarchischer Vorgesetzter, ihn auffordert, sein Interesse an der Hybridisierung von Mäusen aufzugeben, da die Zucht, die er in seiner Zelle betrieb, seine Mitbrüder störte. 1866 legt Mendel nach 10 Jahren akribischer Arbeit in einem sehr interessanten Artikel mit dem Titel „ Versuche über Pflanzen-Hybriden “ die theoretischen Grundlagen der Gesetze der Genetik und der modernen Vererbungslehre. Mendels Experimente, die schon seit dem 19. Jahrhundert häufig dargestellt wurden, sind vielfach unzureichend übernommen und falsch interpretiert worden. Mendels grundlegender Beitrag liegt, weit mehr als in der Entdeckung dieser Gesetze, in der Feststellung, dass nicht die Merkmale selbst übertragen werden, sondern etwas anderes, das Mendel als „ Faktoren “ (Faktoren; was der dänische Genetiker Wilhelm Johannsen 1909 Gene nennen wird) bezeichnet.

Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass der genetische Code eines Organismus allein seine biologischen Merkmale, seine Entwicklung und seine Anpassung an seine Umwelt bestimmt.

Die Entdeckung der DNA im Jahr 1953 durch den Briten Francis Crick und den Amerikaner James Watson war ein bedeutender Fortschritt für das Verständnis der Genetik. Dank technologischer Fortschritte in der Biologie und mithilfe äußerst leistungsfähiger Computer gelang es Wissenschaftlern, die Genome zahlreicher Organismen, darunter auch der Biene, zu kartieren. Dabei stellten sie fest, dass es signifikante Unterschiede zwischen dem gibt, was das genetische Erbgut eines Organismus vorgibt, und dem Erscheinungsbild oder der Funktionsweise dieses Organismus.

Seit ~2010 beschäftigt sich die Epigenetik mit den Mechanismen der Regulation der Genomexpression, ohne dass es zu einer Veränderung/Schädigung des genetischen Codes selbst kommt.

Dieser Zweig der Biologie untersucht gewissermaßen die Rolle des Dirigenten, der die Partitur einer konzertanten Symphonie interpretiert, indem er die Musiker seines Orchesters mit dem Taktstock leitet…

Unter dem Einfluss verschiedener chemischer oder „äußerer“ Faktoren kann die Epigenetik nicht nur das Erscheinungsbild oder das Verhalten eines Organismus verändern, sondern auch bestimmte dieser Veränderungen an nachfolgende Generationen weitergeben…

Imkerinnen und Imker kennen den Mechanismus der Differenzierung der Arbeiterinnen-/Königinnenkaste gut. Aus einem befruchteten Ei, das von einer Königin gelegt wird, entsteht je nach verfügbarer Nahrung (reines Gelée royale oder nicht) entweder eine Arbeiterin oder eine Königin. Man weiß auch, dass eine Arbeiterin ihr Leben als Amme beginnt und als Sammlerin beendet. Diese beiden Tätigkeiten sind völlig unterschiedlich und erfordern klar unterscheidbare Kompetenzen. Der Imker ist dennoch beeindruckt von den epigenetischen Veränderungen, die durch die Wiederaufnahme der Eiablage der Königin im Frühjahr oder durch eine Weisellosigkeit ausgelöst werden. Die Reversibilität dieser epigenetischen Modulationen fasziniert uns: Eine Sammlerin kann bei Bedarf wieder zur Amme werden; eine Arbeiterin kann sogar mit der Eiablage beginnen!

 

1.1 Einige Definitionen zum Einstieg

Erbe: ein Gut, das man durch Erbschaft von seinen Vorfahren erhält.

Genetik : Wissenschaft, die die erblichen Merkmale von Individuen, ihre Weitergabe über Generationen und ihre Veränderungen (Mutationen) untersucht.

Epigenetik : Disziplin der Biologie, die die Natur der Mechanismen untersucht, die die Genexpression reversibel, vererbbar und adaptiv verändern, ohne die Nukleotidsequenz zu verändern.

Chromosom : komplexe molekulare Struktur aus DNA und Proteinen, deren Konfiguration an den Buchstaben „ X – oder Y “ erinnert.

DNA : helixförmiges Molekül (doppelsträngige, verdrillte Doppelhelix), das die Gesamtheit der genetischen Information (Genom) trägt, die im Zellkern einer Zelle eines lebenden Organismus (Tier oder Pflanze) enthalten ist.

RNA : Molekül, das aus einer Abfolge von Ribonukleotiden besteht (einzelsträngige, verdrillte Helix), deren Reihenfolge durch die DNA-Sequenzen vorgegeben ist und deren Matrix sie abschreibt.

Enzym : Protein, das chemische Reaktionen in Zellen katalysieren kann

Nukleinsäure : Zusammenlagerung von Makromolekülen oder Polymer, dessen Basiseinheit oder Monomer ein Nukleotid ist und dessen Nukleotide durch Phosphodiesterbindungen miteinander verbunden sind.

Nukleosid : Molekül, das aus der Bindung einer Nukleinbase an eine Pentose entsteht.

Nukleotid : organisches Molekül, das aus einer Nukleinbase, einer Pentose mit fünf Kohlenstoffatomen und schließlich aus ein bis drei Phosphatgruppen besteht.

 

Eine Zelle besteht aus einer Plasmamembran oder Hülle, die ein Zytoplasma enthält; dieses besteht aus einer wässrigen Lösung (Zytosol), in der sich zahlreiche Biomoleküle wie Proteine und Nukleinsäuren befinden, die innerhalb oder außerhalb von Organellen organisiert sein können. Viele Lebewesen bestehen nur aus einer einzigen Zelle: Das sind Einzeller wie Bakterien, Archaeen und die meisten Protisten.

Andere bestehen aus mehreren Zellen: Das sind Vielzeller wie Pflanzen und Tiere. Letztere enthalten je nach Art sehr unterschiedliche Zellzahlen; der menschliche Körper zählt etwa hundert Billionen (10¹⁴) Zellen, wird jedoch von einer zwei- bis zehnfach größeren Zahl an Bakterien besiedelt, die zu seinem Mikrobiom gehören und wesentlich kleiner sind als menschliche Zellen. Die meisten tierischen Zellen sind nur unter dem Mikroskop sichtbar, mit einem Durchmesser zwischen 10 und 100 µm.

Der Zellkern ist eine Zellstruktur, die in der Mehrheit der eukaryotischen Zellen und bei allen eukaryotischen Organismen vorkommt und den größten Teil des genetischen Materials der Zelle (DNA) enthält. Seine Hauptfunktion besteht darin, das nukleäre Genom sowie die für die Replikation der Chromosomen und die Expression der in den Genen enthaltenen Information notwendige Maschinerie zu speichern und zu schützen. Während des Zellteilungsprozesses verschwindet er vorübergehend, um sich in den Tochterzellen wieder zu bilden. Sein Durchmesser variiert zwischen 5 und 7 Mikrometern.

Ribosomen sind ribonukleoproteinische Komplexe (d. h. aus Proteinen und RNA zusammengesetzt), die in eukaryotischen und prokaryotischen Zellen vorkommen. Im Verlauf der Evolution sind sie äußerst gut konserviert; ihre Funktion besteht darin, Proteine zu synthetisieren – wie echte Produktionsanlagen –, indem sie die in der Messenger-RNA enthaltene Information decodieren. Ribosomen bestehen aus ribosomaler RNA, die die katalytische Aktivität trägt, und ribosomalen Proteinen. Ribosomen setzen sich aus zwei Untereinheiten zusammen: einer kleineren, die die Messenger-RNA „liest“, und einer größeren, die die Polymerisation der Aminosäuren zur Bildung des entsprechenden Proteins übernimmt.

Mitochondrien werden häufig als „Kraftwerke“ der Zellen beschrieben, da sie den Großteil der zellulären ATP-Produktion über die β-Oxidation, den Krebs-Zyklus und die Atmungskette im Rahmen der oxidativen Phosphorylierung liefern; ATP ist das ubiquitäre Energiemolekül, das in sehr vielen chemischen Reaktionen des Stoffwechsels – insbesondere auch in anabolen Prozessen (Biosynthesen) – genutzt wird.

Der Golgi-Apparat ist ein Zellorganell in der Nähe des endoplasmatischen Retikulums und des Zellkerns. Er speichert die vom Retikulum produzierten Proteine und Lipide, modifiziert sie durch Enzyme, sortiert sie und transportiert sie je nach endgültigem Bestimmungsort in intra- oder extrazelluläre Bereiche.

Das glatte endoplasmatische Retikulum, frei von Ribosomen, ist der Ort der Lipidsynthese und des Zuckerstoffwechsels. Es enthält spezialisierte Enzyme und ist auch an der Entgiftung der Zelle beteiligt.

Das raue endoplasmatische Retikulum assembliert und transportiert Proteine, die für Membranen und die Zellsekretion bestimmt sind.

 

1.2 Einige erstaunliche Zahlen

 

Die Länge des Genoms (vollständig gestreckt) einer menschlichen Zelle (Ø ~5–50 µm) erreicht 2 Meter bei einem Durchmesser von 2 µm (µ =10-6) und umfasst mehr als 3 Milliarden Basen, die für mehr als 23’000 unterschiedliche Proteine codieren.

Das menschliche Chromosom Nr. 1, das größte der menschlichen Chromosomen, enthält etwa 220 Millionen Basenpaare bei einer linearen Länge von mehr als 7 cm.

Weder die Anzahl der Chromosomen noch die Größe des Genoms (Menge der DNA, die in einer Kopie eines Genoms enthalten ist) noch die Anzahl der Gene korrelieren mit der Komplexität des Organismus: Das ist das C-Wert-Paradoxon. Der C-Wert bezeichnet die Größe eines Genoms, ausgedrückt als Anzahl der Basenpaare oder in Pikogramm.

 

2. Jede menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen

Jede menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen (wie der Olivenbaum, der Gecko, der Meeresschwamm, die Fledermaus) gegenüber 32 in der Zelle der Biene und 16 beim Drohn, der haploid ist. Die australische Ameise hat 2, die Mücke 6, der Elefant 56, der Goldfisch 100, der Azuré-de-l’Atlas-Schmetterling 440, die Amöbe Proteus etwa 1000 !!!

Die Telomere der Chromosomen sind durch „Kappen“ geschützt, um ihre Alterung zu verlangsamen und ein Ausfransen zu verhindern, das zu Verschweißungen zwischen Chromosomen und damit zu Mutationen führen könnte.

Beim Menschen verkürzen sich Telomere mit dem Alter, Entzündung und Stress. Studien haben gezeigt, dass kurze Telomere mit einem höheren Risiko für altersbedingte Erkrankungen (Krebsgeschwülste) assoziiert sind.

Eine Studie1 soll gezeigt haben, dass Imker eine längere Lebensdauer haben als Nicht-Imker. Es zeigt sich, dass die Telomerlänge der getesteten Imker signifikant länger ist als die der Nicht-Imker.

Zelluläre Oxidationsprozesse und eine zu starke Produktion freier Radikale tragen zu einer vorzeitigen Verkürzung der Telomere bei. Diese Oxidation wird durch Faktoren wie Tabak, Alkohol, regelmäßige Medikamenteneinnahme, Verschmutzung, UV, elektromagnetische Strahlung, körperliche und geistige Überlastung, Stress, Mangelernährung usw. verstärkt. Der Konsum von Antioxidantien würde diesen vorzeitigen Verschleiß verlangsamen. Im Rahmen einer gesundheitsorientierten Ernährung ist der Konsum von Bienenprodukten ein Vorteil. Die antioxidativen Eigenschaften von Honig, Pollen und Gelée royale wurden durch mehrere neuere Studien bestätigt, die die Vorzüge der Polyphenole im Kontext der Prävention belegen.

Bei der Biene könnte die Telomerase, ein Enzym, das die Länge der Telomere aufrechterhält, durch Epigenetik moduliert werden, was die Unterschiede in der Lebensdauer zwischen Sommer- und Winterbienen sowie bei Königinnen erklären würde.

1 ) Nasir, N. F. M., Kannan, T. P., Sulaiman, S. A., Shamsuddin, S., Azlina, A., & Stangaciu, S. (2015). The relationship between telomere length and beekeeping among Malaysians. AGE, 37(3), 1-6

 

Man kann versuchen, sich die DNA wie eine Leiter vorzustellen. Die Holme der „Leiter“ entsprechen Zuckern, die Sprossen den Basen A-T-C-G. Mit etwas zusätzlicher Vorstellungskraft kann man diese Leiter um sich selbst verdrehen und daraus eine verdrillte Doppelhelix machen.

		Jede menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen (wie der Olivenbaum, der Gecko, der Meeresschwamm, die Fledermaus) gegenüber 32 in der Zelle der Biene und 16 beim Drohn, der haploid ist. Die australische Ameise hat 2, die Mücke 6, der Elefant 56, der Goldfisch 100, der Azuré-de-l’Atlas-Schmetterling 440, die Amöbe Proteus etwa 1000 !!!
		Die Sprossen der Leiter können sich lösen (sich wie ein Reißverschluss öffnen) und anschließend gelesen, kopiert und zu den Produktionsstätten (Ribosomen) exportiert werden, um alle für das Zellleben notwendigen Proteine zu synthetisieren. Es sind die Sequenzen dieser Sprossen, jeweils in Dreiergruppen (Triplets oder Codons), die für die Herstellung der Proteine codieren.

Die Struktur der horizontalen Sprossen der Leiter besteht aus 4 unterschiedlichen und gepaarten Stickstoffbasen (relativ einfache Moleküle auf Kohlenstoff- und Stickstoffbasis, sehr verbreitet und in zahlreiche biochemische Prozesse involviert):

A = Adenin mit T = Thymin ; C = Cytosin mit G = Guanin

Die Sequenz dieser Basenpaare (genetischer Code) entspricht dem Bauplan für jedes Protein, das unsere Zellen benötigen können, um zu existieren, zu funktionieren ... und uns am Leben zu erhalten!

Diese Baupläne – unsere Gene – werden daher gut geschützt in Form von DNA im Zellkern aufbewahrt. Die Fabriken, die Proteine synthetisieren – die Ribosomen – befinden sich hingegen außerhalb dieses Kerns.

 

Folglich wird die Herstellung von Proteinen nicht anhand der Originalpläne vorgenommen, sondern auf der Grundlage ihres „Duplikats“: der Messenger-RNA (für messenger Ribonukleinsäure).

Wenn eine Zelle ein Protein benötigt, wird dessen Bauplan „fotokopiert“ oder „transkribiert“. Die so erzeugte Kopie – eine Messenger-RNA – wird anschließend aus dem Zellkern exportiert und gelangt zu den Ribosomen, wo sie die Synthese des benötigten Proteins ermöglicht. Diese Kopie ist sehr instabil und fragil und wird danach rasch abgebaut.

Wenn die DNA der Träger der Vererbung lebender Organismen ist, dann ist das Gen ein DNA-Abschnitt, der die für die Produktion einer funktionellen Einheit (z. B. eines Proteins) notwendigen Informationen enthält. Es ist die funktionelle Einheit der Vererbung.

3. Transkription und Translation

Die DNA speichert die genetische Information langfristig.

Durch Replikation überträgt sie bei der Zellteilung (Mitose) die gesamte genetische Information auf neue somatische Zellen (und nur die Hälfte des Genoms durch Meiose auf Fortpflanzungszellen oder Gameten, die man auch Eizelle oder Spermium nennt).

Durch Transkription wird die DNA „ fotokopiert “ und „ gedruckt “ in einen einzelsträngigen RNA-Strang (nur ein Holm der Leiter im Gegensatz zu den zwei Holmen der DNA). Diese „ Fotokopie “, die man Messenger-RNA nennt (jeder hat davon im Zusammenhang mit mRNA-Impfstoffen gegen COVID-19 gehört), wird aus dem Zellkern exportiert und zu den benachbarten Ribosomen geleitet, um dort die Proteine zusammenzusetzen (Translation).

 

3.1 Bildhaft und um die Beziehung zwischen Genetik und Epigenetik klarer zu sehen

Verwenden wir als Analogie ein Benutzerhandbuch, das beschreibt, wie ein Auto an einem Fließband zusammengebaut wird.

Wenn Sie dafür verantwortlich sind, die Räder zu montieren, benötigen Sie keine Informationen zur Installation der Windschutzscheibe, zur Montage der Sitze oder zum Zusammenbau des Motors. Um Ihre Aufgabe zu erleichtern, ist das Handbuch in mehrere Teile, Kapitel, Abschnitte und Absätze gegliedert, sodass Sie sich nur auf die Informationen konzentrieren können, die für die Montage der Räder erforderlich sind. Das Benutzerhandbuch ist analog zu Ihrem Genom – es enthält alle Informationen, die Sie benötigen, um einen Menschen zu bilden. Der Aufbau und die Organisation des Handbuchs spiegeln die Funktion des Epigenoms wider, d. h. die chemische Biologie, die den verschiedenen Zelltypen anzeigt, welche Teile des Genoms zu lesen sind. Auf diese Weise können Ihre Zellen, indem sie mit derselben Information (Ihrem Genom) arbeiten, diese Information organisieren (unter Nutzung der Epigenetik) und zusammenwirken, wobei jede ihre eigene Rolle hat, um alle Gewebe und Organe Ihres Körpers zu bilden und zu erhalten.

In der wissenschaftlich strengsten Definition entspricht ein Chromosom einer vollständig kondensierten Chromatinstruktur (DNA-Faden) mit einem faserigen Erscheinungsbild wie ein fest zusammengepresstes Wollknäuel.

In dieser Definition ist das Chromosom nur während der Mitose (Zellteilung) vorhanden, in der es seinen maximalen Kondensationsgrad erreicht.

Die übrige Zeit (außerhalb der Mitose) ist das Chromatin im Zellkern mehr oder weniger kondensiert und bildet kein Chromosom.

 

Dieser DNA-Faden ist verdrillt und um sich selbst und um „ Rollen “ oder Histone gewickelt.

Wenn die „Rollen“ durch Methylierung eng aneinandergepresst sind, ist der DNA-Strang für das Ablesen durch RNA zur Proteinherstellung nicht zugänglich. Wenn der DNA-Strang hingegen durch Acetylierung oder epigenetische Faktoren weitgehend abgewickelt ist, wird das Ablesen der verschiedenen Gene möglich und die Proteinproduktion wird in Gang gesetzt.

4. Epigenetische Mechanismen

Oben : Die Anlagerung von Methylgruppen an DNA oder Histone verdichtet die DNA-Wicklung. Transkriptionsfaktoren können nicht an die DNA binden und Gene werden nicht exprimiert. Unten : Die Acetylierung von Histonen ermöglicht ein Entrollen der DNA. Transkriptionsfaktoren können an die DNA binden und Gene werden exprimiert.

Vereinfacht:

Wenn die DNA-Gene, die beispielsweise für die Pollensammlung codieren, nicht gelesen werden können, werden die Proteine/Enzyme nicht hergestellt und die Arbeiterin verrichtet ihre Aufgaben im Inneren des Stocks.

Wenn hingegen der DNA-Abschnitt, der dafür codiert, eine Sammlerin zu „boosten“, gut exponiert und lesbar ist, setzt sich die Maschinerie in Gang, verändert das Verhalten der Amme, die zur Sammlerin wird, und die Pollensammlung läuft auf Hochtouren…     Bildhaft kann man sich das Genom (den DNA-Faden) als ein Magnetband vorstellen, auf dem die gesamte „9. Symphonie von Beethoven“ oder der gesamte genetische Code der Zelle aufgezeichnet wurde.

Epigenetik ermöglicht es, bestimmte Takte der Partitur zu verdecken oder freizulegen und damit die Interpretation des Musikstücks zu modulieren.

 

5. Genetik vs. Epigenetik

Aus Sicht der Genetik kann ein Gen durch eine Veränderung des genetischen Codes modifiziert werden, beispielsweise nach einer genetischen Mutation infolge eines Mutagens (UV, Röntgenstrahlen…) oder spontan durch einen Replikationsfehler der DNA während der Zellteilung. Diese Veränderung des genetischen Erbguts ist definitiv und irreversibel. Sie wird an die Nachkommen weitergegeben.

Aus Sicht der Epigenetik erfolgt keine Veränderung des genetischen Codes ; ein Gen kann durch die Induktion externer Faktoren (Umwelt, anderes…) vorübergehend maskiert oder überexprimiert werden. Diese Veränderung ist vollständig reversibel und kann an die Nachkommen weitergegeben werden.

Die Plastizität des Epigenoms der Arbeiterin ist deutlich größer als die der Königinnen: Arbeiterinnen wechseln im Verlauf ihres kurzen Lebens mehrere Rollen/Berufe: Putzerinnen, Ammen, Hofdamen, Wachsproduzentinnen, Ventilatorinnen, Magaziniererinnen, Wächterinnen, Späherinnen, Sammlerinnen;  die Königin hingegen frisst nur und legt Eier... J !

Die Abfolge dieser Aufgaben ist leicht modulierbar, sodass eine Sammlerin bei Bedarf wieder zur Amme werden kann (!), zum Beispiel wenn die Königin nach den Wintermonaten die Eiablage wieder aufnimmt. Ebenso kann eine Amme nach der Teilung einer Kolonie rasch zur Sammlerin werden (!) (da die Sammlerinnen beider Beuten zur Mutterbeute zurückkehren…). Die bemerkenswerte Komplexität der Epigenetik zeigt sich, wenn Schwarmstimmung aufkommt und mehrere Faktoren zusammenwirken (Platzmangel, Fläche offener/verdekelter Brut, Wetter, Saison, Alter der Königin, Defizit an Markierungspheromonen usw…)

► siehe Artikel: Reversible Umschaltung zwischen epigenetischen Zuständen in den Verhaltens-Suborganismen der Bienen

 

 

Beispiele externer oder epigenetischer Faktoren :

• Gelée royale
• Pheromone
• Juvenilhormon
• Vitellogenin
• Ethyloléat
• Nahrungsangebot
• Temperatur
• Stress
• Pestizide
• Toxine, Infektionen
• Parasiten
• Alters-Polyethismus
• Demografie der Subkasten…

 

Gelée royale ist ein Sekretionsprodukt des kopfseitigen Drüsensystems (Hypopharynxdrüsen und Mandibeldrüsen) der Arbeiterinnenbienen zwischen dem fünften und vierzehnten Lebenstag. Diese weißliche, gelatinöse Substanz ist reich an Fettsäuren (10HDA), die die Entwicklung des Fortpflanzungssystems stimulieren, an mehreren Vitaminen und Spurenelementen sowie an Royalactin (57-kDa-Protein), das die Differenzierung der Arbeiterinnen-/Königinnenkaste bestimmt.

Das Juvenilhormon ist ein Hormon, das die postembryonale Entwicklung bei Insekten steuert. Seinen Namen verdankt es der Tatsache, dass es juvenile Merkmale aufrechterhält, indem es Larvenhäutungen fördert und die Metamorphose verzögert. Es wirkt jedoch nicht nur bei Larven, sondern spielt auch beim adulten Insekt eine sehr wichtige Rolle, wo es die Fortpflanzung reguliert, insbesondere die Vitellogenese und die Oogenese.

Vitellogenin ist ein Protein, das bei Winterbienen in hoher Menge vorkommt; es wird in ihrem überentwickelten Fettkörper gespeichert; dieses Molekül stimuliert ihr Immunsystem. Zudem besteht eine Korrelation zwischen dem Vitellogeninspiegel und den Chancen auf das Überleben von Bienenvölkern im Winter. Der Vitellogeninspiegel bestimmt auch den Typ des Sammelns. Hohe Vitellogeninkonzentrationen bei jungen Bienen begünstigen somit ein späteres Sammeln, das auf die Pollensammlung ausgerichtet ist, während niedrigere Konzentrationen ein früheres Sammeln ermöglichen, das auf die Nektarsammlung ausgerichtet ist. Darüber hinaus reduziert Vitellogenin oxidativen Stress bei der Biene, indem es freie Radikale abfängt, und verlängert dadurch die Lebensdauer von Arbeiterinnen und Königin.

Ethyloléat (OE), ein echtes von Sammlerinnen produziertes Pheromon, ist ein Molekül, das eine wesentliche Rolle bei der Reifung und Umwandlung der jüngsten Bienen spielt: Es wirkt als chemischer Inhibitor, der das Sammelalter verzögert. Dieses Pheromon hemmt die Umwandlung junger Bienen zu Sammlerinnen wie folgt:

• Bei starker Tracht und schönem Wetter sind die Sammlerinnen draußen bei der „Arbeit“, sodass die im Stock gebliebenen jungen Bienen nicht dem Ethyloléat ausgesetzt sind. Sie verwandeln sich dann schneller in Sammlerinnen, da ein Volk seine Kräfte mobilisieren kann, um eine starke Tracht zu nutzen. Dies hat eine Unterbesetzung an Ammen im Stock zur Folge und veranlasst die Königin, die Eiablage zu steigern.
• Bei schlechtem Wetter hingegen sind die Sammlerinnen im Stock eingeschlossen und geben Ethyloléat an die jungen Bienen ab; diese bleiben dann länger im Ammenstadium. Es entsteht eine große, im Stock „eingesperrte“ Population mit sehr vielen jungen Ammen. Dieses Ungleichgewicht in den Bienenkasten löst sehr häufig Schwarmstimmung aus und oft, sobald das schöne Wetter zurückkehrt, kommt es zum Schwärmen.

Interferierende RNA ist eine Ribonukleinsäure, deren Interferenz mit einer spezifischen Messenger-RNA zu deren Abbau und zu einer verminderten Translation in Protein führt. Da RNA eine entscheidende Rolle bei der Genexpression spielt, kann interferierende RNA diese blockieren, indem sie ein bestimmtes Gen „stummschaltet“. Sie wäre wahrscheinlich ein Produkt der Evolution, das Organismen erlaubt, sich gegen die Einführung fremder Genome, insbesondere viraler, zu verteidigen, oder auch die Genexpression zu modulieren.

 

Obwohl experimentell nicht verifiziert, kann man beobachten, dass, wenn man Larven für das Umlarven aus einem in der Höhe (etwa 1’500 m) akklimatisierten Volk entnimmt, die in die Ebene (auf 500 m) verbrachten Königinnen im folgenden Frühjahr eine Verzögerung im Eiablageprozess aufweisen (bis zu 2 Brutwaben Unterschied zum gleichen Datum im Vergleich zu anderen Königinnen aus der Ebene).

Man kann die Hypothese aufstellen, dass eine Information in Form einer epigenetischen Markierung in der Larve ihr Schicksal als Königin (in diesem Fall die verzögerte Entwicklung des Volks) beeinflussen könnte; da diese Markierung unter dem Einfluss der neuen Umwelt potenziell labil ist, wird das Merkmal im zweiten Jahr nicht mehr beobachtet. Der Einfluss des geografischen Umfelds könnte Konsequenzen für die Leistungsfähigkeit einer bei einem Züchter gekauften Königin haben, der in einer anderen Umgebung angesiedelt ist.

Folglich könnte es riskant sein, die Leistungsfähigkeit einer Königin zu beurteilen, ohne die geografische Herkunft ihrer Mutter zu berücksichtigen. Folgt man dieser Überlegung, könnte man annehmen, dass an unterschiedliche Regionen angepasste Ökotypen Kolonien entsprechen, die genetisch sehr nahe beieinander liegen, jedoch durch ihren natürlichen Lebensraum unterschiedlich geprägt sind. Solche Anpassungsformen, die auf epigenetische Phänomene zurückgreifen, wären demnach potenziell reversibel.

6. Schlussfolgerung

Epigenetische Mechanismen verleihen Lebewesen eine Plastizität gegenüber Umweltveränderungen und haben sicherlich zur Evolution der Arten im Laufe der Zeit beigetragen. Bei der Biene existieren diese Phänomene ebenfalls und greifen in großem Umfang in Verhaltensänderungen ein. Daher ist es auch möglich, dass die Merkmale, die man an Bienenvölkern beobachtet, nicht ausschließlich mit dem Vorhandensein bestimmter Allele zusammenhängen, sondern auch mit epigenetischen Prägungen, die auf dem Genom der Eltern positioniert sind; in diesem Fall wären die vom Imker auf Volksebene beobachteten Merkmale potenziell reversibel.

7. Anhänge

 

		Universeller genetischer Code : Liest man die Buchstaben vom Zentrum zur Peripherie der Scheibe, erhält man ein Triplet, das den Ribosomen die Information liefert, eine ganz bestimmte Aminosäure zu synthetisieren. Beispielsweise ergibt „ AGG “ Arginin. Die Verknüpfung mehrerer Aminosäuren bildet ein Protein. Das Ablesen eines DNA-Gens beginnt immer mit einem Startcode (AUG) und endet immer mit einem der drei Stopps (UAA, UAG, UGA), ähnlich wie in der Morse-Schrift (… 3 Punkte zwischen den Buchstaben ; ……. 7 Punkte zwischen den Wörtern).
Die „ echten “ Zwillinge : identisch hinsichtlich ihres Genoms (genetisches Erbgut), aber unterschiedlich hinsichtlich ihres Phänotyps (Erscheinungsbild).		Epigenetische Markierungen variieren von Individuum zu Individuum. Selbst monozygote Zwillingsschwestern (aus demselben Ei) sind in dieser Hinsicht nicht identisch. Monozygote Zwillinge sind häufig körperlich sehr ähnlich. Mit zunehmendem Alter differenzieren sich monozygote Zwillinge infolge persönlicher Entscheidungen wie Ernährung, körperliche und geistige Aktivitäten... sowie Lebenserfahrungen. Auch die Schulbildung stellt einen wichtigen Schritt in diesem Differenzierungsprozess dar.

In der wissenschaftlichen Forschung ermöglicht die vergleichende Untersuchung zweier monozygoter Zwillingsindividuen, epigenetische Mechanismen aufzuzeigen, die eine wichtige Rolle bei der Regulation der Genexpression im Verlauf der Ontogenese spielen. Obwohl es sich im biologischen Sinne um Klone handelt, haben sie bereits in den ersten Wochen der Schwangerschaft unterschiedliche Fingerabdrücke und biologische Konstanten. Im Laufe ihres Lebens wird die Modulation der Expression ihrer Gene durch die Umwelt im weiteren Sinne (Lebenshygiene, Ernährung, Beruf, geografische Lage usw.) beeinflusst, und ihr Phänotyp ermöglicht eine leichtere Unterscheidung (vgl. die Brüder Bogdanoff).

 

 

 

Quellen:

 https://www.docteur-eric-sebban.fr/cancer-du-sein/diagnostic-cancer-sein/implication-des-modifications-epigenetiques-sur-le-cancer-du-sein/

 https://www.encyclopedie-environnement.org/sante/epigenome-facteurs-environnementaux/

 https://lejournal.cnrs.fr/articles/lepigenetique-mene-le-genome-a-la-baguette

 https://thisisepigenetics.ca/fr/blogs/quest-ce-que-lepigenetique

 https://lejournal.cnrs.fr/articles/edith-heard-ou-la-revolution-epigenetique

 https://aide-a-la-procreation.fr/au-sujet-de-la-fertilite/epigenetique/

 https://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule_(biologie)

 https://thisisepigenetics.ca/fr/blogs/quest-ce-que-lepigenetique

 http://www.astrosurf.com/luxorion/Bio/cellule-3d-dwg-raven.jpg

 https://www.dropbox.com/s/vbvr8fxkg6cofxs/1461823611-Epigenetique.pdf?dl=0

 https://www.2imanagement.ch/fr/divers/liens/wwwapisavoirch/lepigenetique

 https://www.dropbox.com/s/5ilg7vs9kdvjerj/Arold%20P._%20epigenetique%20wikipedia.pdf?dl=0

 https://www.dropbox.com/sh/rubesmeti05sld6/AAAoTm6bmqq3wTXFsegU1Zg0a?dl=0

 https://www.rtflash.fr/epigenetique-comment-atteindre-genes-inaccessibles/article

 https://www.nature.com/articles/nn.3218