Bern, Switzerland
January 17, 2014
Gender differences in nature are common, including in humans. A research team from Bern, Switzerland has found that male European honey bees, or drones, are much more susceptible than female European honey bees, known as workers, to a fungal intestinal parasite called Nosema ceranae. Originally from Asia, Nosema ceranae has rapidly spread throughout the world in recent years, and may contribute to the high number of colony deaths now observed in many regions of the northern hemisphere. These findings demonstrate the delicate nature of male honey bees, which are important to honey bee colony reproduction, to a well-distributed parasite.
Honey bees are complex social organisms that demonstrate haploid-diploidy. The two female castes, workers and queens, are diploid like humans. They contain two copies of each chromosome. Male honey bees, known as drones, on the other hand are haploid and contain only one chromosome set. The haploid susceptibility hypothesis predicts that haploid males are more prone to disease compared to their diploid female counterparts because dominant genes on one chromosome copy have the op-portunity to mask mutated genes on the other copy in diploid organisms.
A research team from the Vetsuisse Faculty of the University of Bern recently demonstrated in an article in the open-access journal PLOS ONE that male honey bees are significantly more susceptible (they die sooner and have poor body condition) to an exotic fungal intestinal parasite called Nosema ceranae compared to female worker honey bees. The parasite, originally from Asia, has recently spread to possess a near global-distribution during a period of high honey bee colony losses in many global regions. Because of its recent detection in honey bees outside of Asia, researchers are scram-bling to understand the parasite.
Male honey bees: lazy, but important
The observation that male drone honey bees die much sooner and have a poorer body condition compared to female worker honey bees when infected with the parasite Nosema ceranae is particular-ly worrisome, say’s doctoral student Gina Tanner: ‘Although drones do not perform important colony maintenance functions like cleaning and feeding like the workers, they are responsible for mating with queens so that the next generation of honey bees can be produced within a colony. Without strong, fit drones, the chance of successful matings with queens could be severely compromised.’ Recent stud-ies, mainly coming out of the United States, suggest that queen failure is a major cause of colony death. Early death of queens could be the result of queens not obtaining sufficient quantity and quality of sperm from drones during mating.
Honey and pollination
Honey bees, as all insect pollinators, provide crucial ecosystem and economic service which is rele-vant for our food security. Annually in Europe, more than 24 million honey bee colonies contribute to the production of 130,000 tons of honey and to the pollination of a range of agricultural crops – from carrots to almonds to oilseed rape – that is valued at €4 billion.
The study originated from the EU FP7 funded research consortium BEE DOC (Bees in Europe and the Decline of Honeybee colonies), and was performed by researchers affiliated to the Institute of Bee Health (University of Bern), the Swiss Bee Research Centre (Agroscope Swiss Confederation), and the Department of Ecology (Swedish University of Agricultural Sciences).
Article:
Gina Retschnig, Geoffrey R. Williams, Marion M. Mehmann, Orlando Yañez,
Joachim R. de Miranda, Peter Neumann. 2014. Sex-specific Differences in Pathogen Susceptibility in Honey Bees (Apis mellifera). PLOS ONE.
Available at: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0085261
Das schwache Geschlecht: Männliche Honigbienen reagieren empfindlicher auf Parasiten als weibliche
Männliche Honigbienen sind wesentlich anfälliger auf einen weit verbreiteten Parasiten als ihre weiblichen Artgenossen. Dies hat einen Einfluss auf die Vermehrung von Bienenvölkern, da schwache männliche Bienen die Bienenköniginnen nicht mehr erfolgreich begatten können.
Geschlechtsunterschiede auf verschiedensten Ebenen sind, genauso wie beim Menschen, auch in der Tierwelt keine Seltenheit. Wie ein Team von Bienenforschern der Vetsuisse Fakultät der Universität Bern nun herausgefunden hat, wirken sich diese Unterschiede auch auf die Gesundheit der Honigbiene (Apis mellifera) aus. Männliche Honigbienen, die Drohnen, reagieren auf einen exotischen Darmparasiten namens Nosema ceranae wesentlich empfindlicher als ihre weiblichen Artgenossen, die sogenannten Arbeiterinnen.
Ursprünglich stammt dieser Darmparasit aus Asien, hat sich aber in den letzten Jahren weltweit stark ausgebreitet und könnte eine Rolle bei den hohen Völkerverlusten spielen, welche momentan in vielen Regionen der nördlichen Hemisphäre beobachtet werden. Aufgrund der kürzlichen Entdeckung des Parasiten ausserhalb von Asien ist nun eine ganze Reihe von Wissenschaftlern damit beschäftigt, diesen Parasiten genauer zu erforschen und besser zu verstehen. Die im Journal «PLOS ONE» publizierten Erkenntnisse zeigen hierbei eine hohe Empfindlichkeit der männlichen Honigbienen, welche eine zentrale Rolle bei der Vermehrung von Bienenvölkern spielen.
Männchen können ihre Funktion nicht mehr erfüllen
Honigbienen sind komplexe soziale Organismen, welche haplo-diploid sind, also sowohl nur eines als auch zwei Chromosomen aufweisen. Die beiden weiblichen Kasten, Arbeiterinnen und Königinnen sind – wie Menschen – diploid. Sie enthalten jeweils zwei Kopien von jedem Chromosom. Hingegen sind die männlichen Honigbienen, auch Drohnen genannt, haploid und haben somit nur einen einfachen Chromosomensatz.
Die sogenannte «Haploid-Susceptibility»-Hypothese besagt, dass haploide
Männchen aufgrund dieses Unterschiedes (haploid vs. diploid) anfälliger auf Krankheiten reagieren als ihre weiblichen Artgenossen — da dominante Gene auf einer Chromosomenkopie mutierte Gene auf der zweiten Kopie bei diploiden Organismen überdecken könnten. Das Forschungsteam um Geoffrey Williams und Peter Neumann von der Vetsuisse Fakultät der Universität Bern zeigt nun, dass männliche Honigbienen früher sterben und in einem schlechteren körperlichen Zustand sind, wenn sie mit dem exotischen Darmparasiten Nosema ceranae befallen sind als die Weibchen.
Die Beobachtung, dass männliche Bienen, welche mit Nosema ceranae infiziert sind, viel früher sterben und in einer schlechteren körperlichen Verfassung sind als die weiblichen Bienen, ist laut der Doktorandin Doktorandin Gina Retschnig besonders besorgniserregend: «Obwohl Drohnen keine wichtigen Aufgaben im Bienenstock erfüllen, wie das Arbeiterinnen in Form von Reinigen und Füttern tun, sind sie für die Begattung der Königinnen verantwortlich und ermöglichen dadurch die Entstehung neuer Bienengenerationen in den Völkern.
Ohne starke und rüstige Drohnen könnte die erfolgreiche Begattung von Königinnnen erheblich beeinträchtigt sein.» Aktuelle Studien, besonders aus den USA, bezeichnen schlechte Leistungen und Beeinträchtigungen der Königinnen als einer der Hauptursachen für Völkerverluste. Ein möglicher Grund für verfrühtes Ableben von Königinnen könnten qualitativ und quantitativ ungenügende, von den Drohnen übertragene Spermien während der Begattung sein.
Honig und Bestäubung
Honigbienen leisten, wie alle anderen Bestäuberinsekten, einen entscheidenden Beitrag zur Nahrungssicherung, indem sie die ökologisch und ökonomisch enorm wertvolle Bestäubungsarbeit leisten. Mehr als 24 Millionen Bienenvölker produzieren in ganz Europa jährlich 130‘000 Tonnen Honig und tragen zur Bestäubung zahlreicher landwirtschaftlicher Pflanzen bei – von der Karotte über die Mandel bis hin zum Raps. Der Wert für diese Bestäubungsleistung beläuft sich auf rund 4 Milliarden Euro.
Die Studie war Bestandteil des internationalen Projektes BEE DOC («Bees in Europe and the Decline of Honeybee Colonies») der europäischen Union und war eine Zusammenarbeit von Forschern des Institutes für Bienengesundheit der Universität Bern, dem Zentrum für Bienenforschung der Forschungsanstalt Agroscope, Schweiz, sowie dem Ökologischen Institut (Schwedische Universität für Agrarwissenschaften).
Artikel:
Gina Retschnig, Geoffrey R. Williams, Marion M. Mehmann, Orlando Yañez,
Joachim R. de Miranda, Peter Neumann: Sex-specific Differences in Pathogen Susceptibility in Honey Bees (Apis mellifera). PLOS ONE.
Verfügbar unter: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0085261
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