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

Bijen zijn de stille architecten van onze voedselvoorziening en wilde landschappen. Zonder hen zouden veel bloemen nooit vrucht dragen, en zouden de ecosystemen die van die vruchten afhankelijk zijn, uiteenvallen. Al decennia weten wetenschappers dat deze hardwerkende insecten een groeiende bedreiging ervaren van onzichtbare vijanden: virussen. Hoewel we al lang de virussen bestuderen die de gedomesticeerde honingbijten teisteren, blijven de kleine, wilde neven die naast hen leven een mysterie. Deze wilde bijen, vaak solitair en minder bestudeerd, kunnen verschillende virussen dragen, of misschien juist dezelfde, terwijl ze tussen soorten bewegen wanneer ze dezelfde bloemen bezoeken. Het begrijpen van wie wat draagt, en hoe het landschap waarin ze leven de mix van virussen die ze tegenkomen vormgeeft, is cruciaal voor het beschermen van de gezondheid van alle bestuivers.

Een team van onderzoekers zette zich scharpe om deze verborgen wereld van bijenvirussen in kaart te brengen door twee zeer verschillende soorten te vergelijken die in dezelfde regio leven. Ze richtten zich op de bekende honingbij, een gedomesticeerde soort die door boeren in kasten wordt gehouden, en de kleine houtbij, een wilde soort die inheems is in Noord-Amerika en haar nesten bouwt in holle stengels. De wetenschappers wilden zien of het type land waar deze bijen op foerageerden — of het nu een conventionele boerderij was met standaard pesticiden, een biologische boerderij met diverse bloemen en zonder synthetische chemicaliën, of een groenstrook langs de weg — de virussen vormgaf die in hen leefden. Om dit te doen, verzamelden ze honderden foeragerende bijen uit deze drie verschillende omgevingen in New Hampshire. In plaats van te zoeken naar één enkel virus, gebruikten ze een krachtige genetische sequencing-techniek om de volledige collectie viraal RNA die in de bijen aanwezig was te lezen, wat effectief een momentopname maakte van elk virus dat ze op dat moment droegen.

De resultaten toonden een duidelijke kloof tussen de twee soorten. De honingbijen droegen een brede en drukke verzameling virussen, waaronder verschillende bekende pathogenen die misvormingen of de dood in bijenkolonies kunnen veroorzaken. Ze huisvesten ook een verrassend groot aantal plantenvirussen, waarschijnlijk opgepikt uit de stuifmeel en nectar die ze consumeerden. In contrast hiermee droegen de kleine wilde houtbijen aanzienlijk minder virussen in totaal. Hun virale last was lichter, en de soorten virussen die ze droegen waren anders. Het meest opvallend was dat de onderzoekers drie nieuwe virussen ontdekten die nog nooit eerder in deze bijen waren gezien. Twee hiervan waren gerelateerd aan een familie van virussen die bekend staat om het infecteren van insecten, en één bleek een type poxvirus te zijn, een groep die gewoonlijk geassocieerd wordt met grotere insecten zoals vliegen of wespen. Eén van de nieuwe insectenvirussen werd zowel in de honingbijen als in de wilde bijen gevonden; echter, bij de honingbijen werd het gedetecteerd als een negatieve streng, een teken van actieve replicatie, wat suggereert dat het virus de honingbijen actief infecteert in plaats van alleen maar passief te worden gedeeld.

Het landschap waar de bijen leefden speelde ook een rol, hoewel het effect subtiel was en varieerde per soort. Bij de honingbijen waren de veelvoorkomende, gevaarlijke virussen overal aanwezig, ongeacht of de bijen op een biologische boerderij, een conventionele boerderij of langs de weg waren. Sommige van de minder algemene virussen, waaronder een specifiek segment van een Lake Sinai-virus en een Hubei partiti-achtig virus, werden echter in hogere aantallen gevonden op de biologische boerderijen. Dit suggereert dat de diverse bloemen en het gebrek aan pesticiden in biologische omgevingen de circulatie van virussen kunnen veranderen, misschien door een grotere variëteit aan virale stammen te ondersteunen of door de immuunsystemen van de bijen te veranderen. De wilde bijen vertoonden daarentegen een nog scherpere reactie op hun omgeving. Verschillende virussen die op de conventionele boerderijen en langs de weg werden gevonden, waren volledig afwezig bij de bijen die op biologische boerderijen werden verzameld. Bovendien waren de niveaus van een specifiek plantenvirus, White clover cryptic virus 1, significant lager op biologische boerderijen vergeleken met conventionele boerderijen en habitat langs de weg. Dit geeft aan dat de wilde bijen gevoeliger zijn voor hun omgeving en dat hun virale gemeenschappen nauw verbonden zijn met de specifieke planten en omstandigheden die ze tegenkomen.

Misschien wel de meest opmerkelijke bevinding was de ontdekking van deze nieuwe virussen in de wilde bijen. De onderzoekers ontdekten dat de kleine houtbij een unieke set virale passagiers huisvest, waaronder een potentiële nieuwe poxvirus die nauw verwant is aan virussen gevonden in andere insecten, maar die nog nooit in deze bijensoort was gedocumenteerd. Deze ontdekking breidt ons begrip van welke virussen er in de natuur bestaan uit en benadrukt dat wilde bijen niet slechts passieve slachtoffers zijn van honingbijenziekten; ze zijn gastheren van hun eigen, onderscheidende virale gemeenschappen. De studie bevestigde ook dat hoewel honingbijen fungeren als een reservoir voor veel bekende pathogenen, de wilde bijen niet simpelweg dezelfde ziekten op dezelfde manier oplopen. Hun virale profielen zijn verschillend, gevormd door hun specifieke biologie en de unieke landschappen waarin ze verblijven.

Uiteindelijk schetst dit onderzoek een beeld van een complexe, dynamische relatie tussen bijen, virussen en het land dat zij delen. Het laat zien dat de gezondheid van een bestuiver niet alleen gaat over de soort zelf, maar over de specifieke omgeving waarin zij leeft en de unieke mix van virussen die zij draagt. Het feit dat wilde bijen andere virussen dragen, en dat deze virussen veranderen afhankelijk van of het land biologisch of conventioneel wordt beheerd, suggereat dat het beschermen van wilde bestuivers meer vereist dan alleen het redden van de honingbij. Het vereist het behoud van de diverse habitats die hun unieke biologie ondersteunen. Door deze virale gemeenschappen in kaart te brengen, beginnen wetenschappers de onzichtbare krachten te begrijpen die de gezondheid van bestuivers vormen, wat een duidelijk pad biedt naar de bescherming van de insecten die onze wereld voeden.