Hintergrundwissen

Ursprung und Evolution der Honigbienen

Der Ursprung unserer Honigbiene liegt sehr wahrscheinlich im Nahen Osten, wo sie vor rund 6 bis 9 Millionen Jahren entstanden ist. Vor ca. einer Million Jahre hat sich die Honigbiene (Apis mellifera) schliesslich von Asien aus nach Afrika und Europa ausgebreitet und musste sich an die neuen Umweltbedingungen anpassen. Durch diesen Anpassungsprozess entstanden vier grosse Evolutionslinien der westlichen Honigbiene (Apis mellifera): die M-Linie (West- und Nordeuropa), die C-Linie (Osteuropa), die O-Linie (Naher Osten und Zentralasien) und die A-Linie (Afrika). Der natürliche Lebensraum der Honigbiene erstreckt sich also von der Südspitze Afrikas über Savanne, Regenwald, Wüste, Mittelmeer bis nach Südskandinavien. Mit einer solchen Vielfalt von Lebensräumen, klimatischen Bedingungen, Flora und Fauna ist es nicht verwunderlich, dass zahlreiche Unterarten entstanden sind, welche jeweils mit besonderen Eigenschaften optimal an ihren Lebensraum angepasst sind. Heute sind mehr als 28 Honigbienenunterarten beschrieben. Diese Unterarten sind auch genetisch verschieden und können deshalb mittels bestimmter DNA-Analysen unterschieden werden.  

 

Situation in der Schweiz

In der Schweiz gibt es aktuell vier Unterarten oder Rassen der Honigbiene: die ursprünglich einheimische Dunkle Honigbiene (Apis mellifera mellifera), die Kärntnerbiene (Apis mellifera carnica), die Italienische Biene (Apis mellifera ligustica) und die Buckfast-Biene (Hybrid-Züchtung). Die A. m. mellifera gehört zur Evolutionslinie M, während A. m. carnica und A. m. ligustica der C-Linie zuzuordnen sind. Auch Buckfast gehört vorwiegend zur C-Linie, da diese Rasse eine grosse genetische Komponente der Ligustica-Biene enthält. Da sich die Unterarten der C- und M-Evolutionslinien sehr deutlich genetisch unterscheiden, ist es möglich mit nur wenigen genetischen Markern eine sehr genau Aussage über die Hybridisierung zwischen den beiden Gruppen zu machen.

 

 

Was ist ein SNP ?

Als Genom bezeichnet man die Gesamtheit der genetischen Information eines Organismus. Diese genetische Information ist in der Abfolge der vier Nukleinsäurebasen A, T, G und C (Buchstaben des genetischen Codes) in der DNA jeder Zelle codiert. Das Genom der Honigbiene besteht aus 247 Millionen Basenpaaren. Unterschiede einzelner Basenpaaren in einer Population nennt man SNPs (engl.: single nucleotide polymorphisms). Ein SNP ist demnach eine Variation in einem einzelnen Basenpaar (z. B. der Austausch der Base G von AG zu AA) und beschreibt somit die kleinste mögliche Abweichung im genetischen Code.

Die meisten SNPs werden von allen Honigbienenunterarten geteilt, das heisst sie sind in allen Populationen zu finden. Es gibt aber auch SNPs, welche vermehrt oder ausschliesslich in einer Population/Unterart/Rasse zu finden sind. Solche populationsspezifischen SNPs können als genetische Marker verwendet werden, um die Abstammung einer Biene oder eines Volkes zu testen.

 

Im Genom der Honigbiene sind bemerkenswert viele SNPs enthalten (≈ 1 SNP pro 300 Basenpaare) im Vergleich zu beispielsweise dem Menschen (≈ 1 SNP pro 1300 Basenpaare). Das heisst die Honigbiene ist eine äusserst genetisch diverse Spezies. 

Genetische Diversität

 

Es gibt verschiedene Ebenen genetischer Diversität (innerhalb eines Volkes, innerhalb einer Population, innerhalb der ganzen Spezies). Die Diversität innerhalb einer Population wirkt sich direkt auf die Diversität innerhalb eines Volkes aus. In zahlreichen wissenschaftlichen Studien wurde gezeigt, dass hohe genetische Diversität im Volk wichtig ist für die Vitalität, Thermoregulation, Krankheitsresistenz und Produktivität.

Zudem ist es wichtig die Diversität zwischen Populationen und vor allem zwischen verschiedenen Unterarten zu erhalten, da diese verschiedene Anpassungsstrategien für zukünftige Umweltveränderungen besitzen (Erhalt der Diversität innerhalb der ganzen Spezies). Würden Bienen massenweise weltweit transportiert und alle Unterarten vermischt, gäbe es keine spezifischen Eigenschaften mehr, welche lokal angepasst sind. In einem grossangelegten Experiment in 11 Europäischen Ländern mit 16 Populationen konnte gezeigt werden, dass lokal angepasste Bienen länger überlebten, weniger Pathogene aufwiesen und produktiver waren.​

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Referenzen und weiterführende Links

 

Parejo, M., Wragg, D., Gauthier, L., Vignal, A., Neumann, P. & Neuditschko, M. (2016). Using Whole-Genome Sequence Information to Foster Conservation Efforts for the European Dark Honey Bee, Apis mellifera mellifera. Frontiers in Ecology and Evolution, 4, 140. Link

Meixner, M. D., Buchle,r R.,Costa, C., Francis, R.M., Hatjina, F., Kryger, P., Uzunov A. & Carreck, N.L. (2014). Honey bee genotypes and the environment. J. Apic. Res. 53:183-187. Special issue with several articles: Link

Tarpy, D.R., Vanengelsdorp, D. & Pettis, J.S. (2013). Genetic diversity affects colony survivorship in commercial honey bee colonies. Naturwissenschaften 100, 723-728. Link

Desai, S.D. & Currie, R.W. (2015). Genetic diversity within honey bee colonies affects pathogen load and relative virus levels in honey bees, Apis mellifera L. Behavioral Ecology and Sociobiology 69, 1527-1541. Link

Research Network for Sustainable Bee Breeding: Link

 

 

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