Unvollkommene Klone ohne Söhne, Männchen ohne Vater, aber mit einem mütterlichen Grossvater, Zwillingsschwestern über ihre Väter, Schwestern über ihre Mütter, Töchter als Voll- oder Halbschwestern …

Kommen wir direkt zum Punkt: Die Genetik der Bienen ist wirklich ungewöhnlich ! Bei Bienen muss man das Wissen aus der menschlichen Fortpflanzung – bei der jeder Elternteil die Hälfte der Chromosomen beiträgt, die Mutter über die Eizelle, der Vater über das Spermium – beiseitelassen. Bei Bienen ist dies nicht der Fall !

Betrachten wir zum Beispiel den Fall der Drohnen, also der männlichen Individuen des Volkes:

• Sie haben einen mütterlichen Grossvater (aber keinen väterlichen Grossvater) und keinen Vater !
• Sie können Töchter, Enkelinnen und Enkel haben, aber sie können keine Söhne haben !

Diploid und haploid

Die Ursache all dieser Besonderheiten liegt in einem System der Geschlechtsbestimmung (mit dem sperrigen Namen «Haplodiploidie»), das sich grundlegend von dem des Menschen unterscheidet. Wir wissen, dass alle Eier (z. B. Hühnereier – beim Menschen ist es genau gleich) befruchtet werden müssen, um ein Küken, eine Henne oder einen Hahn, beziehungsweise ein Kind, männlich oder weiblich, hervorzubringen.

In der besonderen Welt der Bienen entsteht jedoch ein Männchen aus einem von der Königin gelegten Ei, ohne dass dieses durch Sperma befruchtet wird. Dieser Fortpflanzungsprozess aus unbefruchteten Eiern wird als Parthenogenese bezeichnet. Die männliche Biene (die Drohne) wird als «haploid» bezeichnet, da ihre Chromosomen nur einfach vorliegen.

Der vertrautere Fall, bei dem die Königin eine Eizelle mit Sperma befruchtet, führt zu einem Weibchen. Dieses weibliche Ei ist dazu bestimmt, entweder eine Arbeiterin oder eine Königin zu werden. Weibliche Bienen werden als «diploid» bezeichnet, da ihre Chromosomen – im Gegensatz zu den Männchen – paarweise vorliegen.

Am Anfang war das Ei …

Beim Menschen geben Mutter und Vater jeweils die Hälfte ihres genetischen Materials weiter, also die Hälfte ihrer Chromosomen (chromosomale Reduktion). Man kann daher sagen, dass wir gewissermassen nur halbe Kinder unserer Eltern sind, da bei beiden eine Auswahl stattfindet und jeweils nur die Hälfte der 46 Chromosomen weitergegeben wird: 23 Chromosomen von der Mutter über die Eizelle und 23 vom Vater über das Spermium. Dieses Erbe erklärt unsere Ähnlichkeit mit beiden Eltern.

Bei Bienen existiert dieses Prinzip ebenfalls, jedoch nur bei den Weibchen. Weibliche Bienen entstehen aus befruchteten Eiern. Wie beim Menschen führt die Kombination der 16 Chromosomen der Königin und der 16 Chromosomen der Drohne zur Entstehung eines weiblichen Tieres. Im Unterschied zum Menschen führt ein befruchtetes Ei bei der Biene jedoch immer zu einem Weibchen, niemals zu einem Männchen.

Auf der männlichen Seite wird es komplexer … Wie gesehen besitzen Männchen (Drohnen) nur einen einfachen Chromosomensatz und sind haploid: Sie verfügen lediglich über 16 Chromosomen, die ausschliesslich von ihrer Mutter, der Königin, stammen. Weibliche Bienen hingegen sind diploid und besitzen 32 Chromosomen, die sowohl von der Mutter als auch vom Vater stammen.

Zusammengefasst :

16 Chromosomen der Königin + 16 Chromosomen aus dem Sperma einer Drohne = Weibchen (Arbeiterin oder Königin) mit 32 Chromosomen.

16 Chromosomen der Königin + 0 Chromosomen aus dem Sperma einer Drohne = Männchen mit nur 16 Chromosomen.

 

Mischung statt Klonierung

Weibchen sind somit das Ergebnis einer Durchmischung von Chromosomen aus dem Sperma der Drohnen und aus den Eizellen der Königin. Die möglichen Kombinationen sind dabei sehr zahlreich.

Männchen hingegen entstehen aus identischen 16 Chromosomen. Drohnen sind daher nichts anderes als unvollkommene Klone ihrer Mutter: Sie haben von ihr ihr gesamtes genetisches Material erhalten, jedoch nur in Form von 16 Chromosomen. Die Eizellen der Königin sichern somit die genetische Variabilität, während die zehn bis zwanzig verschiedenen Spermienvorräte in der Spermathek eher eine gewisse genetische Stabilität gewährleisten.

Die Vorteile genetischer Vielfalt bei Bienen

Genetische Vielfalt ist für Bienen von zentraler Bedeutung. Ist sie gering, ist eine Bienenpopulation potenziell anfälliger für Krankheiten oder Parasiten. Trifft eine Bedrohung auf eine solche Population, kann dies verheerende Folgen haben.

In genetisch vielfältigeren Populationen kann eine Krankheit hingegen nur einen Teil der Individuen betreffen, während andere resistent sind. Konkret bedeutet dies, dass genetische Vielfalt die Wahrscheinlichkeit verringert, dass ein einzelnes Ereignis ein gesamtes Volk oder einen ganzen Bienenstand vernichtet.

Die Rolle der Königin für die genetische Vielfalt

Das Paarungsverhalten der Königin fördert diese genetische Vielfalt aktiv. Während ihrer Hochzeitsflüge paart sich die Königin mit zahlreichen Drohnen. Da diese Drohnen (die teilweise aus einem Umkreis von 10 bis 15 km stammen können) unterschiedliche genetische Merkmale aufweisen, spiegelt sich diese Vielfalt in der weiblichen Nachkommenschaft der Königin wider.

Diese Paarungsflüge, die sich über mehrere Tage erstrecken, führen zur Sammlung von Sperma von 10 bis 20 Drohnen. Die Königin speichert dieses Sperma lebenslang in ihrer Spermathek.

Nach der Rückkehr in den Stock beginnt sie mit der Eiablage von etwa 2 000 Eiern pro Tag. Die Königin kann jedes Ei befruchten oder nicht und bestimmt so das Geschlecht. Wird ein Ei befruchtet, greift sie auf ihren grossen Spermienvorrat zurück. Das bedeutet: Obwohl alle Bienen eines Volkes dieselbe Mutter haben, besitzen die Arbeiterinnen unterschiedliche Väter. Sie sind somit zugleich Voll- und Halbschwestern …

Drohnen hingegen haben nur eine Mutter und keinen Vater. Streng genommen sollte man daher genetisch gesehen nicht vom «Vater» einer Biene sprechen, sondern eher von der «Grossmutter»: Die Drohne ist gewissermassen eine Grossmutter !

Gelée royale – Erzeugerin von Königinnen

Bei Bienen sind Königinnen und Arbeiterinnen beides Weibchen … Wie werden also Larven zu Arbeiterinnen oder Königinnen, obwohl beide dieselben Chromosomen von der Mutter und einem Vater besitzen?

Die Antwort liegt in der Ernährung mit Gelée royale, einem Futtersaft, der allen Larven üblicherweise nur während ihrer ersten drei Lebenstage verabreicht wird.

In den meisten Fällen endet diese Fütterung nach drei Tagen, und es entsteht eine Arbeiterin (oder – bei unbefruchteten Eiern – eine Drohne). Wie bereits dargestellt, entscheidet das Volk selbst, wann es eine neue Königin benötigt. In diesem Fall erhält eine weibliche Larve weiterhin Gelée royale über die üblichen drei Tage hinaus.

Dies verändert die Art und Weise, wie Gene «markiert» werden, also wie sie exprimiert werden. Insbesondere werden die Gene der Arbeiterin gehemmt, wodurch sich die Gene der Königin entfalten.

Wie bestimmte Zuchtpraktiken Bienenpopulationen schwächen können

Genetische Vielfalt ist für Bienen – wie für alle Arten – von grosser Bedeutung. Dennoch können massive Importe fremder Bienenlinien, der zunehmende Einsatz von Hybriden, die nicht auf lokale Anpassung, sondern primär auf Honigertrag selektiert sind, sowie die Transhumanz, welche diese genetische Vereinheitlichung verstärkt, langfristig das genetische Erbe der Bienen ernsthaft gefährden. Dadurch wird auch ihre Fähigkeit geschwächt, sich an einschneidende Ereignisse wie ökologische Krisen oder den Klimawandel anzupassen.

 

Quelle: https://reinesdabeilles.fr/2018/01/18/introduction-a-la-genetique-des-abeilles/