Comparing virome composition between honey bees (Apis mellifera) and small carpenter bees (Ceratina calcarata) in response to various agricultural landscapes

Bienen sind die stillen Architekten unserer Nahrungsmittelversorgung und wilden Landschaften. Ohne sie würden viele Blumen niemals Früchte ansetzen, und die Ökosysteme, die von diesen Früchten abhängen, würden aus den Fugen geraten. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass diese fleißigen Insekten einer wachsenden Bedrohung durch unsichtbare Feinde ausgesetzt sind: Viren. Während wir die Viren, die Honigbienen plagen, schon lange untersuchen, bleiben die winzigen, wilden Verwandten, die neben ihnen leben, ein Rätsel. Diese Wildbienen, die oft einzelständig leben und weniger erforscht sind, könnten unterschiedliche Viren tragen oder vielleicht dieselben, wobei sie zwischen den Arten wechseln, während sie dieselben Blüten besuchen. Zu verstehen, wer was trägt und wie die Landschaft, in der sie leben, die Mischung der Viren verändert, die sie antreffen, ist entscheidend für den Schutz der Gesundheit aller Bestäuber.

Ein Forscherteam machte sich daran, diese verborgene Welt der Bienenviren zu kartieren, indem es zwei sehr unterschiedliche Arten verglich, die in derselben Region leben. Sie konzentrierten sich auf die vertraute Honigbiene, eine domestizierte Art, die von Landwirten in Imkerstöcken gehalten wird, und die kleine Zimmermannsbiene, eine in Nordamerika heimische Wildart, die ihre Nester in hohlen Stängeln baut. Die Wissenschaftler wollten sehen, ob die Art des Landes, auf dem diese Bienen Nahrung suchten – ob es sich um eine konventionelle Farm mit Standardpestiziden handelte, eine ökologische Farm mit vielfältigen Blumen und ohne synthetische Chemikalien oder ein Grünstreifen am Straßenrand – die Viren formte, die in ihnen lebten. Zu diesem Zweck sammelten sie in drei verschiedenen Umgebungen in New Hampshire hunderte von bestäubenden Bienen. Anstatt nach einem einzelnen Virus zu suchen, nutzten sie eine leistungsstarke genetische Sequenzierungstechnik, um die gesamte vorhandene virale RNA in den Bienen zu lesen, was effektiv wie eine Momentaufnahme jedes Virus war, das sie in diesem Augenblick trugen.

Die Ergebnisse zeigten eine klare Trennung zwischen den beiden Arten. Die Honigbienen trugen ein breites und geschäftiges Sortiment an Viren, einschließlich mehrerer bekannter Krankheitserreger, die Deformationen oder den Tod von Bienenkolonien verursachen können. Sie beherbergten auch eine überraschende Anzahl von Pflanzenviren, die sie wahrscheinlich durch den konsumierten Pollen und Nektar aufnahmen. Im Gegensatz dazu trugen die wilden kleinen Zimmermanns-Bienen insgesamt viel weniger Viren. Ihre Viruslast war geringer und die Arten der Viren, die sie trugen, waren anders. Bemerkenswerterweise entdeckten die Forscher drei neue Viren, die zuvor noch nie in diesen Bienen gesehen worden waren. Zwei davon gehörten zu einer Familie von Viren, die als Bekannte für Insekten gelten, und eines schien eine Art Pockenvirus zu sein, eine Gruppe, die normalerweise mit größeren Insekten wie Fliegen oder Wespen assoziiert wird. Eines der neuen Insektenviren wurde sowohl in den Honigbienen als auch in den Wildbienen gefunden; bei den Honigbienen wurde es jedoch als Negativstrang nachgewiesen, ein Zeichen für eine aktive Replikation, was darauf hindeutet, dass das Virus die Honigbienen aktiv infizierte und nicht nur passiv getragen wurde.

Die Landschaft, in der die Bienen lebten, spielte ebenfalls eine Rolle, wenngleich der Effekt subtil war und je nach Art variierte. Bei den Honigbienen waren die verbreiteten, gefährlichen Viren überall vorhanden, unabhängig davon, ob die Bienen auf einer ökologischen Farm, einer konventionellen Farm oder am Straßenrand waren. Einige der weniger häufigen Viren, darunter ein spezifisches Segment eines Lake-Sinai-Virus und ein Hubei-partiti-ähnliches Virus, wurden jedoch auf den ökologischen Farmen in höheren Zahlen gefunden. Dies deutet darauf hin, dass die vielfältigen Blumen und der Verzicht auf Pestizide in ökologischen Umgebungen die Zirkulation von Viren verändern könnten, vielleicht indem sie eine größere Vielfalt an viralen Stämmen unterstützen oder das Immunsystem der Bienen beeinflussen. Im Gegensatz dazu zeigten die Wildbienen eine noch deutlichere Reaktion auf ihre Umgebung. Mehrere Viren, die auf den konventionellen Farmen und im Straßenrandbereich gefunden wurden, fehlten bei den auf ökologischen Farmen gesammelten Bienen vollständig. Darüber hinaus waren die Mengen eines spezifischen Pflanzenvirus, White Clover Cryptic Virus 1, auf ökologischen Farmen signifikant niedriger als auf konventionellen Farmen und in Lebensräumen am Straßenrand. Dies deutet darauf hin, dass die Wildbienen sensibler auf ihre Umgebung reagieren und ihre Virusgemeinschaften eng mit den spezifischen Pflanzen und Bedingungen verknüpft sind, denen sie begegnen.

Vielleicht war die Entdeckung dieser neuen Viren in den Wildbienen der erstaunlichste Befund. Die Forscher fanden heraus, dass die kleine Zimmermannsbiene eine einzigartige Gruppe viraler Passagiere beherbergt, einschließlich eines potenziellen neuen Pockenvirus, das eng mit Viren in anderen Insekten verwandt ist, aber zuvor noch nie in dieser Bienenart dokumentiert wurde. Diese Entdeckung erweitert unser Verständnis darüber, welche Viren in der Natur existieren, und unterstreicht, dass Wildbienen nicht einfach nur passive Opfer der Krankheiten von Honigbienen sind, sondern Gastgeber ihrer eigenen, ganz eigenen Virusgemeinschaften. Die Studie bestätigte auch, dass Honigbienen zwar als Reservoir für viele bekannte Krankheitserreger fungieren, die Wildbienen jedoch nicht einfach dieselben Krankheiten auf dieselbe Weise einfangen. Ihre Virusprofile sind verschieden und werden durch ihre spezifische Biologie und die einzigartigen Landschaften geprägt, in denen sie leben.

Letztendlich zeichnet diese Forschung ein Bild einer komplexen, dynamischen Beziehung zwischen Bienen, Viren und dem Land, das sie teilen. Sie zeigt, dass die Gesundheit eines Bestäubers nicht nur von der Spezies selbst abhängt, sondern von der spezifischen Umgebung, in der er lebt, und der einzigartigen Mischung der Viren, die er in sich trägt. Die Tatsache, dass Wildbienen unterschiedliche Viren tragen und dass sich diese Viren ändern, je nachdem, ob das Land ökologisch oder konventionell bewirtschaftet wird, legt nahe, dass der Schutz von Wildbestäubern mehr erfordert als nur die Rettung der Honigbiene. Es erfordert die Bewahrung der vielfältigen Lebensräume, die ihre einzigartige Biologie unterstützen. Durch die Kartierung dieser Virusgemeinschaften beginnen Wissenschaftler, die unsichtbaren Kräfte zu verstehen, die die Gesundheit der Bestäuber prägen, und bieten einen klareren Weg zum Schutz der Insekten, die unsere Welt ernähren.