Genetisch veränderte Darmbakterien zur Rettung der Bienen

Bienen sind hauptsächlich Opfer von Varroa-Milben und des deformierten Flügelvirus. Wissenschaftler haben Bakterien entwickelt, die sie schützen können.

Honigbienenvölker leiden seit Jahren unter vielen Krankheiten. Auf der ganzen Welt gehen die Populationen kleiner Honigarbeiter zurück, ein besorgniserregendes Phänomen, das als “Koloniekollaps-Syndrom” bezeichnet wird. In den Vereinigten Staaten beispielsweise sank ihre Zahl in 70 Jahren von 6 Millionen auf nur 3,5 Millionen, und einer nationalen Umfrage zufolge verloren die Imker im Winter 2018 fast 40% ihrer Bienenvölker. 2019 die höchste Rate seit 13 Jahren. Dieses Massaker ist auf eine Vielzahl von Faktoren zurückzuführen: Klimawandel, Umweltverschmutzung, Pestizide usw. Zwei Beamte sind besonders hervorzuheben: die Milbe Varroa Destruktor und das Warped-Wing-Virus.

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Glücklicherweise glauben Wissenschaftler der University of Texas in den USA, eine Lösung gefunden zu haben, um diesen beiden Mördern entgegenzuwirken. In ihrer Studie veröffentlicht diesen Donnerstag in der Zeitschrift WissenschaftSie weisen darauf hin, dass es ihnen gelungen ist, im Darm von Bienen lebende Bakterien gentechnisch zu verändern. “Es ist das erste Mal, dass jemand die Gesundheit von Bienen verbessert, indem er sein Mikrobiom genetisch verändert [un écosystème de bactéries, NDLR]”, sagt Sean Leonard, Student an der University of Texas und Hauptautor der Studie.

Arzneimittelfabriken im Darm

Sobald sie in den Darm von Bienen gelangen, wirken diese veränderten Bakterien wie biologische Fabriken: Sie produzieren Medikamente, die die Bienen sowohl gegen Varroamilben als auch gegen das deformierte Flügelvirus schützen. Diese beiden “Bienenvernichter” arbeiten meistens zusammen. Varroa, das sich vom Blut von Bienen und Larven ernährt, schwächt kleine Insekten, macht sie anfälliger für Krankheiten und kann auch das deformierte Flügelvirus übertragen.

Um jedes Problem zu lösen, entwickelte das Team zwei Bakterienstämme: einen, der in der Lage ist, das Virus zu bekämpfen, und einen, der gegen Milben gerichtet ist. Dann zogen sie Tausende von Bienen in Bienenstöcken auf dem Dach ihres Labors auf. Einige wurden mit dem einen oder anderen Bakterium behandelt, wenn die “Kontrollbienen” anderer zum Vergleich nicht behandelt wurden. Nach ihren Berechnungen überlebten Bienen, die mit dem Bakterienstamm gegen das Virus behandelt wurden, mit einer um 36,5% höheren Wahrscheinlichkeit bis zum zehnten Tag. Was Varroamilben betrifft, so war die Wahrscheinlichkeit, dass diejenigen, die sich von behandelten Bienen ernährten, nach 10 Tagen um etwa 70% höher als bei den Milben, die “Kontrollbienen” parasitierten.

Links: Milbensterblichkeit bei behandelten und “Kontroll” -Bienen. Rechts die Überlebensrate der behandelten und unbehandelten Bienen bei Infektion mit dem deformierten Flügelvirus.

Universität von Texas in Austin

Wie Menschen haben Honigbienen im Darm ein als Mikrobiom bezeichnetes Ökosystem von Bakterien sowie einen als Interfering RNA (RNAi) bezeichneten antiviralen Abwehrmechanismus, der es dem Körper ermöglicht, “RNA-Viren” zu bekämpfen. Denn wenn diese in den Körper eines Opfers gelangen, entstehen dort bestimmte Moleküle, die gesunde Zellen durch eine RNAi-Immunantwort erkennen und bekämpfen. “Im Allgemeinen erkennen Sie diese Moleküle, wenn sich ein RNA-Virus repliziert”, sagt Sean Leonard. “Es ist ein starkes Signal für Ihren Körper, dass es sich wahrscheinlich um eine Bedrohung handelt, die er zum Angriff braucht.”

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Um eine RNAi-Reaktion zu fördern, die es Bienen ermöglicht, das Virus besser zu bekämpfen oder Milben abzutöten, schufen die Forscher genetisch veränderte Bakterien. Sie führten sie dann in den Darm ein, indem sie die Bienen mit einer Zuckerwasserlösung besprühten, die die Bakterien enthielt. Die Insekten pflegten sich gegenseitig und nahmen so die Lösung auf. Das Team stellte dann fest, dass die Bakterien das Immunsystem von Bienen, insbesondere von jungen Arbeitern, vorbereiteten, was es ihnen ermöglichte, ihre Resistenz gegen das Virus signifikant zu erhöhen und Milben doppelt so effektiv abzutöten.

Foto von einigen der Tausenden von Bienen, die von Wissenschaftlern der Reichen auf dem Dach des Patterson-Labors gezüchtet wurden.

Foto von einigen der Tausenden von Bienen, die von Wissenschaftlern der Reichen auf dem Dach des Patterson-Labors gezüchtet wurden.

Marsha Miller / Universität von Texas in Austin.

Als Sahnehäubchen könnte diese Arbeit ein besseres Verständnis der Genetik von Bienen vermitteln. Modifizierte Bakterien können bestimmte Gene von Fluginsekten präzise neutralisieren. Diese Fähigkeit soll Wissenschaftlern helfen, die Funktionsweise des Bienengenoms besser zu verstehen, um eines Tages neue Selektionsmethoden zu erfinden und damit zukünftige Kolonien von Honigbienen zu stärken.

Vielversprechende Anfänge

Obwohl diese Experimente im Rahmen strenger Biocontainment-Protokolle stattfanden – die im Rahmen von Arbeiten im Zusammenhang mit genetischen Veränderungen erforderlich sind -, schätzen die Forscher das Risiko, dass sich die veränderten Bakterien auf andere Insekten ausbreiten – und geben ihnen bestimmte ” “antiparasitäre oder antipathogene” Supermächte – ist sehr schwach.

Die verwendeten Bakterien sind hoch spezialisiert auf das Leben im Bienendarm und können außerhalb des Darms nicht lange überleben. Andererseits weisen die Forscher darauf hin, dass diese Bakterien vor einem Virus schützen, das nur Bienen befällt. Sie erkennen jedoch an, dass landwirtschaftliche Forschung notwendig sein wird, um behaupten zu können, dass diese Bakterien sowohl wirksam als auch für die Umwelt harmlos sind.

Diese Forschung ist jedoch nach wie vor eine ernsthafte Hoffnung im Kampf um das Überleben der Bienen, die nicht nur eine wichtige Einnahmequelle für die Volkswirtschaften der Länder darstellen, die sie ausbeuten, sondern in den Vereinigten Staaten fast 20 Milliarden Dollar pro Jahr – spielen eine wichtige Rolle bei der Bestäubung von Pflanzen. Ohne ihre kostbare Hilfe könnten Dutzende von Feldfrüchten, von Mandeln über Beeren bis hin zu Brokkoli, verschwinden oder viel weniger produzieren.

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