Gelée Royale ist nicht das, was eine Bienenkönigin zu einer Bienenkönigin macht

Gwen Pearson

Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, dass ein Überschuss an etwas Besonderem, einer Substanz namens Gelée Royale, eine normale Honigbienenlarve zur Königin machen würde. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass wir es falsch verstanden haben: Es kommt darauf an, was zukünftige Königinnen nicht füttern.

Gelée Royale, auch „Bienenmilch“ genannt, sieht aus wie weißer Rotz. Mehr als die Hälfte davon ist Wasser, der Rest ist eine Kombination aus Proteinen und Zucker. Spezielle Drüsen in den Köpfen von Arbeitsbienen scheiden den Stoff aus, der an Babys verfüttert wird.

Eine sich entwickelnde Bienenkönigin wird ausschließlich mit Gelée Royale gefüttert – nicht mit Pollen und Honig wie ihre proletarischen Schwestern. Manche bezeichnen das Vorenthalten von Gelée Royale bei Arbeitsbienen als Ernährungskastration. Diese Bienen bekommen nicht die besondere Nahrung der Götter. Oder vielleicht die Nahrung genetischer Monarchien. Und so, dachten wir, schrumpfen ihre Eierstöcke und sie werden keine Königin.

Es stellt sich heraus, dass es umgekehrt ist. Dass eine unreife Königin nicht mit Pollen und Honig gefüttert wird, macht sie königlich, nicht ihr exklusiver Zugang zu Gelée Royale.

Aus identischem genetischem Material können völlig unterschiedlich aussehende Tiere geschaffen werden; Eine Arbeiterbiene und eine Bienenkönigin unterscheiden sich nur darin, welche Gene aktiviert sind. Gene produzieren Proteine, die den Rest unseres Körpers aufbauen. Indem Honigbienen die Umgebung ihrer Nachkommen manipulieren, verändern sie ihren Körper genetisch über die Ernährung.

Wir wissen seit einiger Zeit, dass die Ernährung der Bienen am Aufbau verschiedener Arten von Bienenkörpern beteiligt ist. Die Wissenschaft ist immer noch dabei, herauszufinden, wie das geschieht. Königinlarven sind von Gelée Royale umgeben; Sie schwimmen in vergrößerten Zellen auf einem Meer aus zuckerhaltigem Bienendrüsenrotz. Arbeitsbienen fressen Bienenbrot (eine Art fermentierter Pollen) und Honig. Ammenbienen zerstampfen dies zu einem „Arbeitergelee“ und fügen als Beilage Drüsensekrete hinzu. Arbeiterinnen bekommen den speziellen Inhaltsstoff des Bienenköniginnengelee nicht und ihre Eierstöcke schrumpfen.

Das ist die herkömmliche Erklärung. Aber Dr. May Berenbaum, Professorin an der University of Illinois und Autorin der neuen Forschung, sagt, dass es keine einfache Antwort auf die Frage gibt: Was essen Bienenbabys?

„Am schwersten fiel es uns, herauszufinden, was die Larven fressen“, sagt sie. „Unter anderem scheinen Arbeitergelee und Gelée Royale ein etwas anderes Verhältnis der Unterkiefer- zur Hypopharynxdrüsensekretion zu haben, und es gibt keinen Konsens darüber … Das alles geschieht im Dunkeln, umgeben von 50.000 Stacheln. Es ist also nicht das einfachste Insekt.“ in der Welt, an der man arbeiten kann.“

Bienenbrot und Honig werden aus Pflanzenmaterialien gewonnen und enthalten wie viele Pflanzenmaterialien eine Vielzahl phenolischer Chemikalien. Wir essen sie ständig; Flavonoide sind Pflanzenchemikalien, die den Pflanzen ihren einzigartigen Geschmack verleihen (und unter anderem dabei helfen, pflanzenfressende Insekten abzuschrecken).

Gelée Royale enthält jedoch keine nachweisbaren Phenolsäuren. Keiner. Aus früheren Untersuchungen wussten die Forscher, dass Flavonoide die Immunantwort erwachsener Arbeitsbienen verstärken. Das ist gut; Es hat den Nebeneffekt, dass es den Bienen hilft, Pestizide schneller zu entgiften. Die Wissenschaftler fragten sich, wie sich entwickelnde Bienen auf phenolische Verbindungen reagieren würden.

Lauren Goode

WIRED-Mitarbeiter

Julian Chokkattu

Will Knight

Um das herauszufinden, fütterten sie zwei Gruppen von Bienenlarven mit und ohne p-Cumarsäure, einer häufigen Art von Flavonoiden. Anschließend untersuchten sie die Unterschiede in der Genaktivierung zwischen den Gruppen genau. Die Ergebnisse waren verblüffend, unerwartet und raffinierte.

Das alles geschieht im Dunkeln, umgeben von 50.000 Stacheln. Es ist also nicht das einfachste Insekt der Welt, an dem man arbeiten kann.

Mai Berenbaum

Bienen, die mit der p-Cumarsäure-Diät aufgezogen wurden, hatten deutlich kleinere Eierstöcke als diejenigen, die ohne diese Verbindung aufgezogen wurden. Das ist der Clou, denn was macht eine Bienenkönigin zur Königin? Sie ist die einzige Biene im Bienenstock, die Eier legt. Vierzehn Gene, von denen bekannt ist, dass sie an der Differenzierung zwischen Arbeiterinnen und Königinnen beteiligt sind, wurden hochreguliert oder in ihrer Expression erhöht.

Bienenköniginnen sind außerdem größer und leben länger als Arbeitsbienen. In einem Satz von Genen, von denen bekannt ist, dass sie die Organgröße bei Tieren regulieren, veränderte p-Cumarsäure die Expression von mehr als der Hälfte der an diesem Signalweg beteiligten Gene erheblich.

„Wir haben uns nie vorgenommen, die Wahrnehmung von Königinnen und Kastenbestimmung zu ändern“, sagt Berenbaum. „Ich interessiere mich für Entgiftung; wie Insekten mit den von ihnen aufgenommenen sekundären Pflanzenstoffen umgehen. Zu unserer großen Überraschung und Freude veränderten sich eine ganze Reihe anderer Gene, die an der Kastenbestimmung beteiligt waren.“

„Es war eines dieser Phänomene, die man nicht übersehen kann. Ich denke … die Idee von Gelée Royale ist so verlockend, dass die Leute sie nicht wirklich in Frage gestellt haben.“

Warum lernen Menschen nach über vier Jahrhunderten, in denen sie mit Bienen leben, immer noch so viel über sie? Um diese Frage zu beantworten, habe ich mich an Dr. Ryszard Maleszka von der Australian National University gewandt. Maleszka, der kein Autor der neuen Forschung ist, beschäftigt sich speziell mit der Epigenetik von Honigbienen.

Unter Epigenetik versteht man die Untersuchung, wie Umgebungen die Genexpression beeinflussen. „Mit unserem aktuellen Wissen kratzen wir nur an der Oberfläche biologischer Systeme, und die Honigbienenbiologie bildet da keine Ausnahme“, sagt Maleszka. „Wir beschäftigen uns mit 500 Millionen Jahren Tierentwicklung, es gibt also viel zu entdecken.“

„[Diese Forschung] ist ein wunderbares Beispiel für eine evolutionäre Erfindung, bei der gängige Pflanzenchemikalien als entscheidende Elemente der Genregulation eingesetzt wurden … Durch die Verwendung von Inhaltsstoffen aus der Umwelt fanden Honigbienen eine clevere Lösung für ein herausforderndes Problem: Wie man zwei gegensätzliche Organismen erzeugt, langlebige Fortpflanzungsköniginnen und kurzlebige funktionell sterile Arbeiterinnen, die die gleiche genetische Hardware verwenden.“

Lauren Goode

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Bei der Bildung einer Königin spielen viele Faktoren eine Rolle, die über die in der neuen Forschung untersuchten Pflanzenchemikalien hinausgehen: Eine Verbindung mit dem wunderbaren Namen Royalactin wurde beispielsweise als entscheidend für die Entwicklung der Königin vorgeschlagen. Maleszka hat jedoch die Vorstellung, dass eine einzige Verbindung in Gelée Royale der „Schalter“ ist, der eine Königin ausmacht, scharf kritisiert. Im Jahr 2008 gelang es seinem Labor, Bienenköniginnen ohne den Verzehr von Gelée Royale zu erschaffen, indem eine Reihe von Genen ausgeschaltet (stummgeschaltet) wurden. Andere Bienenforscher haben die Idee der Königinnenentwicklung in Frage gestellt, dass „ein Molekül sie alle beherrscht“. Die Realität ist wahrscheinlich, dass sie, wie alles andere in der Biologie, komplex ist und viele Faktoren eine Rolle spielen.

Die wahre Kraft dieser neuen Forschung könnte darin liegen, zu erklären, warum Arbeiterbienen keine Königinnen werden. Anstelle einer chemischen Kastration durch den Verzicht auf Gelée Royale der Arbeiterinnen bietet dieser aufwendige Fütterungsprozess einen chemischen Schutz für die Eierstöcke der Königin. Sie ist vor den möglichen toxischen oder metabolischen Auswirkungen pflanzlicher Chemikalien geschützt. Wenn wir unsere Techniken weiter verbessern, kommen wir hoffentlich einer eindeutigen Antwort darauf näher, was Honigbienen in ihren Bienenstöcken essen und warum.

Als wir noch dachten, Gelée Royale sei ein Stoff für magische Königinnen, ergab das Stehlen und Essen von Schleim aus Insektenköpfen eine Art verdrehten Sinn. Befürworter von Gelée Royale behaupten, das Mittel heilt alle möglichen menschlichen Probleme, insbesondere Unfruchtbarkeit. Daraus lässt sich schließen, dass das Zeug, das Bienenköniginnen zu Babymaschinen macht, die täglich bis zu 2.000 Eier legen, die menschliche Fruchtbarkeit steigern sollte. Ich muss sagen, dass Wissenschaftler nicht auf diese Weise Ursache und Wirkung ableiten.

Gelée Royale wird auch als Aphrodisiakum verkauft und wie die meisten erotischen Insektenprodukte durch „kräftiges Einreiben“ aufgetragen. Daher ist es schwer zu sagen, wie eindeutig die Beweise für dieses Erektionsmittel tatsächlich sind. Außerdem beinhaltet die tatsächliche Fortpflanzung von Honigbienen die Ablösung und den Tod des Penis, was für mich kein guter Zeitpunkt ist, wenn wir bei der ganzen Analogie bleiben: „Was für eine Biene funktioniert, funktioniert auch für den Menschen“.

Gelée Royale hat antibakterielle und antimykotische Eigenschaften, da es der Schleim ist, in dem sich entwickelnde Bienen schweben, bis sie sich verwandeln. Es wird in vielen Kosmetika als Anti-Aging-Wirkstoff vermarktet; Bienenköniginnen leben 40-mal länger als Arbeitsbienen. Bisher gibt es nicht viele Hinweise darauf, dass Gelée Royale beim Menschen eine medizinische Bedeutung hat. Es ist jedoch wahrscheinlich eine gute Feuchtigkeitscreme. Vor allem, wenn man nicht darüber nachdenkt, woher es kommt.

Ich schätze, dass jährlich etwa 600 Tonnen Gelée Royale produziert und verkauft werden; Ostasien ist der Hauptproduzent. Die Preise variieren stark, aber basierend auf einem Besuch in meinem örtlichen Reformhaus scheinen sie bei etwa 1 $ pro Gramm zu liegen. Der Marktwert von Gelée Royale basiert auf dem, was wir über seine magischen Eigenschaften zu wissen glaubten; Daran dürfte sich in absehbarer Zeit auch nichts ändern.

Aber jetzt können Sie viel Spaß daran haben, den Leuten zu erzählen, woher ihre königlichen Bienenstöcke kommen.

Wenfu Mao, Mary A. Schuler und May R. Berenbaum. 2015. Ein sekundärer Pflanzenstoff verändert die kastenbezogene Genexpression bei Honigbienen. Wissenschaftliche Fortschritte 1(7).