Die Untersuchung der Anatomie der Mundwerkzeuge der Milbe sowie der Struktur ihres Verdauungstrakts lässt vermuten, dass sie sich eher von halb festen Geweben als von Flüssigkeiten ernährt und diese vor der Aufnahme vorverdaut. Durch das Injizieren ihres Speichels in das Gewebe der Biene würden die darin enthaltenen Enzyme eine Vorverdauung der Gewebe ermöglichen, bevor diese aufgenommen werden. Die Zusammensetzung der Varroa-Exkremente zeigt, dass ihre Nahrung besonders proteinreich ist und einen geringen Wassergehalt aufweist. All diese Beobachtungen scheinen mit einer auf Hämolymphe basierenden Ernährung nicht vereinbar zu sein.

Die Hypothese der Forschenden richtete sich daher auf ein halb festes, fett- und proteinreiches und für die Milbe leicht zugängliches Gewebe: die Fettkörper. Diese sind beim Larvenstadium diffus über den Körper verteilt, während sie bei Puppen im letzten Nymphenstadium sowie bei adulten Bienen hauptsächlich auf der ventralen und dorsalen Seite des Abdomens lokalisiert sind. Diese Befunde erklären, warum die Milbe beim Fressen an Larven und jungen Nymphen keine Präferenz zeigt, sich bei adulten Bienen jedoch bevorzugt zwischen den Abdominalsegmenten positioniert.

Eine detaillierte mikroskopische Studie an Varroen, die sich an Bienen ernährten, zeigte eine Zerstörung des Fettkörpers an der Bissstelle mit Spuren externer Verdauung. Um ihre Beobachtungen zu bestätigen, markierten die Forschenden Bienen mit zwei fluoreszierenden Farbstoffen: Nilrot ist ein lipophiler Farbstoff (anziehend für fetthaltige Substanzen) und markiert bevorzugt Fettkörper; Uranin hingegen markiert spezifisch wässrige Substanzen und diffundiert bevorzugt in der Hämolymphe. Nachdem diese Bienen mit Varroen infiziert worden waren, warteten sie, bis sich die Milben ernährt hatten, und fertigten anschließend Bilder der inneren Fluoreszenz der Milben an. Diese erschienen rot gefärbt.

Bilder von Bienengeweben und einer Varroa ohne Färbung (erste Spalte) sowie mit Uranin-Färbung (Spalte 2), Nilrot (Spalte 3) und mit beiden Farbstoffen (Spalte 4). Dargestellt sind der Verdauungstrakt der Biene, eine Blutprobe, eine Probe von Fettkörpern sowie schließlich eine Varroa, die sich gerade an einer ungefärbten oder mit einem der Farbstoffe behandelten Biene ernährt hat. Man erkennt, dass die Varroa mit Uranin (N) kaum gefärbt erscheint, während die Hämolymphe diesen Farbstoff deutlich annimmt (F, H); hingegen ist sie deutlich mit Nilrot gefärbt (O, P), das auch die Fettkörper färbt (K, N).

 

Die Forschenden setzten die Milben anschließend sechs unterschiedlichen Ernährungsregimen aus: vollständiges Fasten oder Nahrungen aus Hämolymphe und Fettkörpern in den Anteilen 100/0, 75/25, 50/50, 25/75 und 0/100. Varroen, die ausschließlich mit Hämolymphe ernährt wurden, zeigten Leistungswerte (Lebensdauer und Fruchtbarkeit), die kaum über denen hungernder Varroen lagen. Diese Leistungswerte nahmen mit steigendem Anteil an Fettkörpern in der Nahrung zu.

Es scheint somit eindeutig belegt, dass sich Varroa von den Fettkörpern der Biene ernährt und nicht von deren Hämolymphe.

Dies erklärt insbesondere die in einer weiteren Studie (Xie et al., 2016) gemachte Beobachtung, dass phoretische Varroen eine ausgeprägte Präferenz für Ammenbienen zeigen und dass ihre Nachkommen besser gedeihen, wenn ihr Zwischenwirt tatsächlich eine Amme ist. Ammenbienen, die Pollen deutlich besser verdauen als andere Bienen, verfügen über wesentlich stärker entwickelte Fettkörper als frisch geschlüpfte Bienen oder Sammelbienen. Vor allem aber erklärt diese Entdeckung die Auswirkungen des Befalls auf die Biene: den Zusammenbruch des Proteingehalts der Hämolymphe (die Blutproteine werden aus den Fettkörpern freigesetzt), die Beeinträchtigung der Immun- und Entgiftungssysteme (die im Wesentlichen Funktionen der Fettkörper sind), die Verringerung der Lebensdauer (bedingt durch die in den Fettkörpern gespeicherte Vitellogeninmenge), die Störung metabolischer Funktionen (die Fettkörper übernehmen die Rolle einer „chemischen Fabrik“, die beim Menschen die Leber erfüllt) usw. Die Entnahme von Hämolymphe allein reichte nicht aus, um all diese Effekte zu erklären.

Der Nutzen dieser Studie ist vielfältig: Sie zeigt, dass Varroen im Labor gezüchtet werden können – ein Vorhaben, das in der Vergangenheit mangels geeigneter Ernährung der Milben erfolglos versucht worden war; sie eröffnet neue Wege für Behandlungsmethoden über Substanzen, die gezielt die Fettkörper der Biene ansprechen, ohne ihr zu schaden, den Parasiten jedoch über die Nahrungsaufnahme beeinträchtigen (die Forschenden denken an interferierende RNA – siehe Kasten). Zudem dürfte sie helfen, die Synergien zwischen Varroa, Krankheitserregern (von denen viele durch die Milbe übertragen werden) und Pestiziden besser zu verstehen. Schließlich belegt sie eindeutig, dass phoretische Varroen nicht nur auf erwachsenen Bienen „mitfahren“, sondern sich von ihnen ernähren, und dass diese Ernährung eine Rolle für ihre Fortpflanzungsfähigkeit spielt. Diese Varroen finden sich kaum auf Sammelbienen, sondern vielmehr auf Ammenbienen und positionieren sich bevorzugt zwischen deren ventralen Segmenten; es ist daher wenig sinnvoll, sie „mit bloßem Auge“ am Flugloch oder auf den Waben zu suchen …

 

Studienreferenz: Ramsey SD, Ochoa R, Bauchan G et al., 2019: Varroa destructor feeds primarily on honey bee fat body tissue and not hemolymph, Proceedings of the National Academy of Sciences 116(5): 1792–1801.

Referenz der weiteren zitierten Studie: Xie X, Huang ZY und Zeng Z, 2016: Why do Varroa mites prefer nurse bees? Nature, Sci Rep 6: 28228.

 

Interferierende RNA: was ist das?

RNA (Ribonukleinsäure) ist ein Molekül, dessen wichtigste und bekannteste Funktion darin besteht, die DNA zu „kopieren“, um den Aufbau von Proteinen zu ermöglichen – jenen Molekülen, die für alles Leben essenziell sind. Über RNA erfolgt die Transkription der Gene, d. h. der Mechanismus, durch den die Moleküle zusammengesetzt werden, für die das Gen (aus DNA bestehend) kodiert.

Doch nicht jede RNA in lebenden Zellen erfüllt diese Funktion. Es gibt kleine RNA-Moleküle, die in den Transkriptionsmechanismus eingreifen und die Expression bestimmter Gene verhindern. Dies ist ein zentraler Mechanismus der Regulation der Genexpression. Dieser in den 1990er-Jahren entdeckte Mechanismus weckt großes Interesse bei Forschenden, insbesondere wegen möglicher Anwendungen in der Medizin (z. B. das gezielte Stilllegen von Krebszellen, ohne andere Körperzellen zu schädigen). Auf dieser Grundlage lässt sich auch ein Futterzusatz mit interferierender RNA denken, die sich in den Geweben der Biene anlagert und gezielt Gene der Varroa angreift (die bei der Biene fehlen, wodurch diese unbeeinträchtigt bleibt). Die Entwicklung solcher Wirkstoffe ist jedoch alles andere als einfach. Einige befinden sich in klinischen Studien beim Menschen, von einer Anwendung bei der Biene ist man jedoch noch weit entfernt … (Quelle: Wikipedia-Artikel „RNA interference“ und „Interferenz durch RNA“.)

 

Artikel erschienen in La santé de l’Abeille Nr. 291, Mai–Juni 2019.

 

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