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Genforschung: Die entzifferte Honigbiene

Von Franziska Badenschier

Das Genom der westlichen Honigbiene ist entziffert. Aus den 300 Millionen Buchstaben des Lebens haben Forscher bereits einiges herausgelesen - etwa welche Gene die komplexe Sozialstruktur oder den Geruchssinn der Bienen ermöglichen.

"Bienen-Genom entziffert": So titelten einige Medien bereits vor fast drei Jahren. Damals verbarg sich hinter dieser Schlagzeile lediglich, dass man die Sequenz des Bienen-Erbguts erhalten hatte - also die Reihenfolge der Buchstaben des Lebens, und dass das Genom des Menschen zehnmal größer ist als das der Bienen. Heute verbirgt sich hinter der Nachricht mehr: "Wir haben die Buchstaben gelesen und zum Teil verstanden", sagte Robin Moritz von der Universität Halle-Wittenberg, der im Honeybee Genome Sequencing Consortium mitgeforscht hat.

Insgesamt haben 170 Wissenschaftler von fast 100 Forschungseinrichtungen die 300 Millionen Basenpaare des Bienenerbguts analysiert - und 10.157 Gene gefunden. Einige seien von der Taufliege und vom Menschen bekannt, sagte Moritz, "aber es gibt viele, die wir noch nicht kennen". Die Honigbiene ist das vierte genetisch entzifferte Insekt - nach der Taufliege Drosophila, der Malaria übertragenden Moskito-Art Anopheles gambiae und der Seidenraupe.

Gene regeln den sozialen Lebensstil

Mit dem entzifferten Genom konnten die Forscher unter anderem herausfinden, dass die westliche Honigbiene (Apis mellifera) aus Afrika stammt. Oder dass sich ihr Erbgut im Vergleich zu anderen bereits genetisch entzifferten Insekten nur langsam entwickelt hat und besonders viele Gene für den Geruchssinn enthält.

Die Wissenschaftler konnten dem Genom auch entnehmen, wie der soziale Lebensstil der Bienen entstanden ist und wie er seinerseits das Erbgut geformt hat. Honigbienen leben in einer einzigartigen sozialen Gesellschaftsstruktur, einem Kastensystem mit Königin und Arbeiterinnen. Jene Gene, die für die Entwicklung der Sozialstruktur verantwortlich sind, haben Robin Moritz, Martin Beye und andere deutsche Bienenforscher gesucht. Dazu verglichen sie das Bienen-Genom mit den Erbinformationen von Taufliegen und Moskitos - also zwei Insekten, die keine derartigen Sozialstrukturen bilden.

Sie wurden fündig: Einige der entdeckten Gene kenne man schon von der Drosophila, sagte Bienenforscher Moritz zu SPIEGEL ONLINE. Sie hätten bei Bienen aber eine andere Funktion, einen anderen Stellenwert. In manch anderer Hinsicht unterscheide sich das Genom der Honigbiene deutlich vom Erbgut der Taufliege und der Moskitos: Die Bienen-Erbinformation enthalte weniger Gene für die Chitinhülle, die Immunabwehr, Entgiftungsenzyme und Geschmacksrezeptoren, berichtet das Honeybee Genome Sequencing Consortium im Wissenschaftsmagazin "Nature". Mit 19 Seiten ist die Publikation außergewöhnlich lang - und doch knapp angesichts der zahlreichen Ergebnisse, die die Forscherteams aus der Gensequenz herausgelesen haben.

Deswegen erschienen zeitgleich in anderen Fachblättern ausführliche Artikel zu einzelnen Ergebnissen. So berichten Wissenschaftler der University of Illinois in der Fachzeitschrift "Genome Research", dass sich unter den gut 10.000 Genen verhältnismäßig viele für jenen ausgezeichneten Geruchssinn befinden, mit dem die Bienen kommunizieren und sich bei der Nahrungssuche orientieren. Die Gene enthielten den Bauplan für 163 olfaktorische Rezeptoren. Zum Vergleich: Die Taufliege hat nur 62 solcher Riechrezeptoren, Moskitos 79. Allerdings erkauften die Bienen ihren überlegenen Geruchssinn mit einem schwächeren Geschmackssinn.

Aus Afrika in die ganze Welt

Auch über Herkunft und Abstammung der Honigbienen verrät das Genom einiges: Die westliche Honigbiene stamme aus Afrika, berichtet ein Team um Charles Whitfield von der University of Illinois im Fachblatt "Science". Beim Vergleich zwischen verschiedenen Populationen und Unterarten entdeckten die Forscher, dass die Ur-Biene in mindestens zwei Schüben von Afrika nach Europa und Asien gekommen ist. Heute leben von den zehn Honigbienen-Arten neun in Asien und eine in Europa. Die europäische entwickelte zwölf Unterarten, von denen die erste 1622 nach Amerika kam. Eine weitere ist die 1956 in Brasilien eingeführte Killerbiene.

In "Science" berichten weitere Bienenforscher, dass die innere Uhr von Honigbienen der von Wirbeltieren stärker ähnele als der anderer Insekten. Bis jetzt waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass die Regelung des Tagesrhythmus bei Tieren entweder insekten- oder wirbeltierspezifisch ist.

Eine weitere neue Erkenntnis, die allerdings nicht dem entzifferten Genom entstammt: Die Honigbiene ist viel älter als bisher angenommen. Das haben die US-Forscher George Poinar und Bryan Danforth anhand eines Bienenfossils herausgefunden. Wie sie in "Science" schreiben, war das Fossil in einem Bernstein aus dem nördlichen Birma eingeschlossen und ist etwa 100 Millionen Jahre alt. Die bislang ältesten bekannten Bienenfossilien brachten es nur auf 55 bis 65 Millionen Jahre.

Mit Material von ddp und dpa

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