Forscher rätseln: Bienen leben nur Wochen, Königin jedoch Jahre

Eine Honigbienen-Arbeiterin schlüpft im Sommer, putzt Zellen, füttert Larven und sammelt Nektar. Oft endet ihr Leben schon nach sechs Wochen. Im selben Stock legt die Königin täglich bis zu 2000 Eier und kann mehrere Jahre alt werden. Königinnen und Arbeiterinnen stammen aus befruchteten weiblichen Eiern und besitzen dieselbe genetische Grundlage. Doch wie lange die Bienen leben, entscheidet sich offenbar in ihrer frühen Entwicklung.

Der große Unterschied in der Lebensspanne wird vor allem durch die Nahrung als Larve geprägt. Das berichtet das Wissenschaftsportal „Space Daily“ unter Berufung auf mehrere Facharbeiten. Eine vollständige Erklärung für die enorme Differenz in der Lebensdauer fehlt jedoch bis heute.

Eine künftige Königin bekommt anderes Futter

Für eine künftige Königin steht während der gesamten Larvenzeit reichlich Gelée royale bereit. Dabei handelt es sich um einen nährstoffreichen Futtersaft, den junge Arbeiterbienen in speziellen Drüsen bilden. Damit versorgen sie zunächst alle Larven, künftige Königinnen jedoch während ihrer gesamten Entwicklung. Arbeiterinnen erhalten nur anfangs Drüsensekrete. Später verändern sich Menge und Zusammensetzung ihrer Nahrung. Daraus entstehen zwei sehr verschiedene Körper: Die Königin wird größer, entwickelt aktive Eierstöcke und übernimmt die gesamte Fortpflanzung eines Bienenvolkes ganz allein.

Arbeiterinnen bleiben dagegen unfruchtbar. Sie reinigen den Stock, versorgen den Nachwuchs, bewachen den Eingang und suchen Nahrung. Forscher suchen seit Jahrzehnten nach dem Stoff, der diese Entwicklung auslöst. Denn Gelée royale allein erklärt die lange Lebensdauer einer Bienenkönigin nicht vollständig. Ein 2011 veröffentlichter Beitrag in Nature schrieb dem Eiweiß Royalactin eine besondere Wirkung zu.

Royalactin löst eine Kette biologischer Reaktionen in den Zellen der Larven aus, darunter den sogenannten Epidermal-Growth-Factor-Rezeptor (EGFR). Dieser beeinflusst Wachstum, Entwicklungsdauer und den Hormonhaushalt der Biene. In Versuchen wurden damit gefütterte Larven größer, entwickelten stärkere Eierstöcke und reiften schneller. Ähnliche Effekte traten sogar bei mit Royalactin versorgten Fruchtfliegen auf. Spätere Forschungsarbeiten stellten jedoch infrage, ob Royalactin allein ausreicht, um die Entwicklung der Bienenlarve zur Königin zu erklären.

Beim Bienenleben wirkt mehr als nur Gelée royale

Ein Forschungsteam fasst im Fachjournal PLOS Genetics das Rätsel so zusammen: „Wir verstehen noch immer nicht vollständig, wie unterschiedliche Nahrung die Entwicklung von Honigbienen derart umfassend verändern kann.“ Naheliegend ist also die Vermutung, dass auch andere Faktoren bei der unterschiedlichen Entwicklung eine Rolle spielen. So beeinflusst auch der Platz im Bienenstock die Entwicklung. Die Larven in den größeren Königinnenzellen wachsen unter anderen Bedingungen als der Nachwuchs in gewöhnlichen Waben. Ernährung und Umgebung greifen daher offenbar ineinander.

Die kurze Lebensspanne einer Sommerarbeiterin hat zudem noch andere handfeste Gründe. Sobald sie ausfliegt, verbraucht sie viel Energie und begegnet zahlreichen Gefahren. Wetter, Fressfeinde, schädliche Pflanzenschutzmittel und Unfälle verkürzen ihr Leben. Beginnt eine Arbeiterin besonders früh mit dem Sammeln, stirbt sie meist auch früher.

Winterarbeiterinnen können mehrere Monate überstehen. Sie fliegen seltener aus, speichern mehr Nährstoffe und halten das Volk während der kalten Zeit am Leben. Eine Übersichtsarbeit beziffert die Lebensdauer von Arbeiterinnen im Sommer auf etwa 15 bis 38 Tage. Im Winter sind 150 bis 200 Tage möglich. Königinnen erreichen im Durchschnitt ein bis zwei Jahre, manchmal auch mehr.

Der anstrengende Alltag einer Bienenkönigin

Das geschützte Leben im Stock erklärt möglicherweise einen Teil ihres Vorsprungs. Die Königin muss weder Pollen sammeln noch gegen Wind und Regen anfliegen. Bequem ist ihr Alltag trotzdem nicht. In der Hochphase produziert sie täglich 1500 bis 2000 Eier. Deren Gesamtgewicht kann annähernd ihrem Körpergewicht entsprechen. Bei den meisten Tierarten kostet eine solche Hochleistung in der Fortpflanzung Lebenszeit. Bei Honigbienen gilt diese Regel offenbar nur eingeschränkt.

Eine Erklärung könnte in den Zellmembranen stecken. Eine Untersuchung aus dem Jahr 2007 fand bei Königinnen eine höhere Widerstandskraft gegen Lipidperoxidation. Dabei schädigen aggressive Sauerstoffverbindungen die Fette in den Zellhüllen. Frisch geschlüpfte Arbeiterinnen besaßen zunächst ein ähnliches Fettprofil. Innerhalb ihrer ersten Lebenswoche wurden ihre Membranen jedoch anfälliger.

Die Autoren brachten diese Veränderung mit der pollenreichen Kost der Arbeiterinnen in Verbindung. Pollen enthalten viele mehrfach ungesättigte Fettsäuren. Diese lassen sich leichter oxidieren. Auch dieser Befund liefert keine vollständige Antwort, verbindet die Ernährung der Bienen aber mit einem konkreten Prozess der Zellalterung.

Hormone und Epigenetik spielen eine Rolle

Weitere Erklärungsansätze betreffen Hormone, Stoffwechsel und Fortpflanzungsproteine. Insulinähnliche Signalwege, das Juvenilhormon und Vitellogenin arbeiten bei Königinnen anders zusammen als bei Arbeiterinnen. Vitellogenin dient vor allem der Eiproduktion. Bei Bienen steht das Protein außerdem mit antioxidativem Schutz und längerer Lebensdauer in Verbindung.

Auch epigenetische Vorgänge kommen infrage. Sie verändern nicht die DNA, sondern steuern die Aktivierung einzelner Gene. Forscher drosselten 2008 bei Larven ein Enzym für die DNA-Methylierung. Die Reihenfolge der DNA-Bausteine bleibt unverändert, die Markierungen beeinflussen jedoch, wie stark eine Zelle einzelne Gene nutzt. Durch diese Markierung entwickelten mehr Tiere königinnenähnliche Merkmale. Die Ergebnisse stützen die Annahme, dass die Larvennahrung den Entwicklungsweg teilweise über solche genetischen Schalter beeinflussen könnte.

Enorme Fruchtbarkeit und ein langes Leben passen nicht zusammen

Versuche mit erwachsenen Arbeiterinnen stützen ebenfalls einen Einfluss der Nahrung auf ihre Entwicklung. Gelée royale verlängerte unter bestimmten Bedingungen ihre Lebensdauer. Daraus folgt jedoch nicht, dass allein das Futter eine Königin über Jahre am Leben hält. Der Schutz im Stock, die geringere Flugbelastung, widerstandsfähige Zellmembranen, Hormone und epigenetische Genregulation wirken vermutlich gemeinsam.

Offen bleibt aber, wie all diese Vorgänge zusammenpassen. Denn die Bienenkönigin vereint zwei Eigenschaften, die sich in der Tierwelt meist widersprechen: enorme Fruchtbarkeit und ein langes Leben. Ihre Arbeiterinnen teilen alle Gene mit ihr, altern aber viel schneller unter völlig anderen körperlichen und ökologischen Bedingungen.

Kurz zusammengefasst:

Königinnen und Arbeiterinnen besitzen dieselbe genetische Grundlage, entwickeln sich aber durch unterschiedliche Larvennahrung zu zwei verschiedenen Bienenkasten.
Eine Königin lebt meist ein bis zwei Jahre, während Sommerarbeiterinnen oft nur 15 bis 38 Tage überstehen und Winterarbeiterinnen mehrere Monate alt werden können.
Gelée royale, Hormone, Zellschutz, Genregulation und die geringere Belastung im Stock tragen vermutlich gemeinsam zur langen Lebensdauer der Königin bei.

Übrigens: Der besondere Platz der Bienenkönigin im Stock schützt sie nicht vor jeder Gefahr – bei anhaltender Pestizidbelastung kann sie Schadstoffe in ihre Eier verlagern. So bleibt sie selbst vergleichsweise wenig belastet, während der Nachwuchs das Risiko trägt. Mehr dazu in unserem Artikel.