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Genetik

Das Beste rausgepickt

Das Phänomen Honigbiene ist unbestritten ein Erfolgsmodell der Evolution. Aber warum? Ein detaillierter Blick ins Erbgut zeigt, wie sich neue Lebensumstände in den Genen widerspiegeln - und dass Altbewährtes Neuankömmlingen entscheidende Vorteile liefern kann.
<i>Apis mellifera</i>
Ehemals Afrikaner, haben sie inzwischen die ganze Welt erobert – von den Tropen bis in den kühlen Norden. Ungemütlichen Lebensbedingungen in den gemäßigten Breiten trotzen sie mit Vorratshaltung und einem schützenden Unterschlupf. Für Charles Whitfield Anlass genug, in der Evolution von Honigbiene und dem Menschen manche Parallele zu sehen.

Der Insektenforscher an der Universität von Illinois und Leiter der Arbeitsgruppe für Populationsgenetik des Bienengenomprojektes hat selbst zu einem wichtigen Grundstein für die Suche nach weiteren Gemeinsamkeiten beigetragen: dem im Jahr 2006 veröffentlichten Genom von Apis mellifera. Whitfields Team klärte damit auch den Ursprung in Afrika und die Ausbreitung der Nektarsammler, die auf zweierlei Routen ihren Weg nach Europa fanden und sich dort noch heute in eine östliche und eine westlich-nördliche Gruppe gliedern.

Honigbiene
Honigbiene | Im Genom der Honigbiene finden sich Hinweise auf positive Selektion und die Übernahme von vorteilhaften Erbanlagen, wenn verschiedene Unterarten hybridisieren.
Den Sprung in die Neue Welt machte sie mit dem Menschen: Ein erstes Mal bereits im 17. Jahrhundert, als Auswanderer Bienenstöcke mit in die neue Heimat nahmen, und ein zweites Mal 1956, als in Brasilien gezielt die afrikanische Unterart Apis mellifera scutellata ausgesetzt wurde. Mit verheerenden Folgen: Die Tiere vermischten sich mit den inzwischen angestammten ex-europäischen Formen, die sie letztendlich weit gehend verdrängten, und brachen zu einem Eroberungsfeldzug gen Norden auf. Ihre Aggressivität hat der Afrikanisierten Biene, wie diese Hybridvariante bezeichnet wird, den schlagzeilenträchtigeren Namen "Killerbiene" eingebracht.

Auf der Suche nach dem Erfolgsrezept nahmen Whitfield und seine Kollegen winzige Veränderungen im Erbgut der verschiedenen Bienengruppen genau unter die Lupe. Sie suchten nach Anzeichen für positive Selektion – also genetischen Umbauarbeiten, die den Tieren beispielsweise das Überleben auch unter harschen Bedingungen ermöglicht haben könnten.

Verbreitung der "Killerbienen"
Verbreitung der "Killerbienen" | Die Afrikanisierte Honigbiene erreichte 1990 den Süden von Texas und hat sich rasch in andere Bereiche der südwestlichen Vereinigten Staaten ausgebreitet.
Dazu verglichen sie die Zahl von small nucleotide polymorphisms oder SNPs von kodierenden, also informationstragenden Abschnitten, des Genoms mit jener der Bereiche, die als funktionslos eingestuft werden. Wird hier ein Basenbaustein ausgetauscht, sollte das keinen Effekt auf den Organismus haben – ihre Häufigkeit spiegelt also quasi die rein zufällige Veränderung des Erbguts wieder. In den kodierenden Bereichen jedoch kann sich eine umgeschriebene Anleitung vorteilhaft wie negativ auswirken. Ist sie positiv, sollte diese Variante vergleichsweise häufiger auftreten, als es der Zufall erlauben würde.

Und genau das stellten die Forscher fest: Zahlreiche Gene – etwa zehn Prozent, so die Hochrechnung – waren Ziel positiver Selektion, als sich die Honigbiene in Richtung westliches Europa ausbreitete. Whitfield und seine Kollegen vermuten, dass sich dahinter vielleicht einige der sozialen Anpassungen verbergen, mit denen die Tiere die harten Winter hierzulande überleben – wie das eingangs erwähnte Anlegen von Nahrungsvorräten und der Bau eines Nests. Afrikanische Honigbienen verzichten darauf weit gehend und investieren dafür mehr in die Fortpflanzung.

Vielleicht erklären diese speziellen Veränderungen auch den Erfolg der Afrikanisierten Honigbiene. Denn ihr Erbgut erzählt die Geschichte einer gewinnbringenden Übernahme: Die – wenn auch geringen – Spuren der europäischen Konkurrenten, mit denen sie sich vermischte, sind wiederum ausgeprägter in den kodierenden als den nicht kodierenden Regionen. Offenbar verschafften diese "alten" Erbanlagen also den Neubürgern bestimmte Vorteile für ihren furiosen Start in der Neuen Welt. In welcher Form, wissen die Forscher allerdings noch nicht: Ob nun die gekaperten Gene oder die vermehrte genetische Vielfalt, die durch die Hybridisierung entstanden ist, den positiven Effekt bringen, lässt sich mit diesen Analysen nicht sagen.
26.02.2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 26.02.2008

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