In einer Palast-Intrige, die George R. R. Martin würdig ist, hat eine neue Studie gezeigt, dass manche Bienenarbeiterinnen Königinnentöter sind, die sich erheben und ihre Königin töten, wenn sie die falsche Art von männlichen Nachkommen produziert. Der Thron kann dann von einer ihrer Töchter eingenommen werden, die die richtige Art von männlichen Erben hervorbringt – und so das Überleben der Blutlinie sicherstellt.
Warum würden Bienen einige Königinnen gegenüber anderen bevorzugen, basierend auf ihren Söhnen? Um dies zu verstehen, müssen wir ein wenig über den Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Bienen wissen. Die Söhne von Bienenköniginnen, Ameisen und Wespen (Insekten, die zusammen als Hymenoptera bekannt sind) kommen in zwei Arten vor.
Der Unterschied hat mit ihrer Genetik zu tun. Menschen sind „diploide“ Organismen, das heißt, sie haben von jedem Gen zwei Kopien (Allele), eine von jedem Elternteil. Bienen funktionieren jedoch ein wenig anders.
Bienenweibchen sind wie wir diploid, sie stammen aus befruchteten Eiern mit zwei Allelsätzen. Eine Königin muss sich paaren, um Weibchen zu produzieren, denn der Vater steuert die Hälfte des Genoms der Tochter bei.
Aber männliche Bienen, sogenannte Drohnen, sind normalerweise „haploid“, sie entstehen aus unbefruchteten Eiern der Königin und tragen nur einen Satz Allele. Die Königin kann sie produzieren, ohne sich jemals zu paaren.
Die Königin begattet sich nur einmal, speichert aber das Sperma für den Rest ihres Lebens. Nach der Paarung kann sie entscheiden, ob sie ein bestimmtes Ei befruchtet, und kann so kontrollieren, wie viele männliche und weibliche Nachkommen sie hat.
Gelegentlich erscheint jedoch eine seltenere und unheimlichere Art von Männchen, über die die Königin keine Kontrolle hat. Diese Männchen sind diploid und normalerweise steril. Sie entstehen, wenn der Körper einer diploiden (und damit rechtmäßig weiblichen) Biene dazu verleitet wird, männlich zu werden. Sie bedeuten eine Katastrophe für das Überleben einer Kolonie, weil sie Ressourcen verbrauchen, nicht zur Fortpflanzung beitragen können und, wie alle Hymenopteren-Männchen, die Arbeit verweigern.
Bei der Entscheidung, ob sie männlich oder weiblich werden, schaut der Körper einer sich entwickelnden Biene auf ein einziges Gen, das so genannte „komplementäre Geschlechtsbestimmung“ (CSD) Gen. Wenn dieses Gen zwei verschiedene Allele hat, weil es aus einer befruchteten Eizelle stammt, wird die Biene weiblich. Wenn es aber nur ein Allel hat, weil es aus einem unbefruchteten Ei stammt, wird die Biene männlich.
Normalerweise funktioniert dieses System der Geschlechtsbestimmung gut. Aber wenn sich die Königin zufällig mit einem Männchen gepaart hat, das ein CSD-Allel trägt, das mit ihrem identisch ist, dann wird die Hälfte ihrer diploiden Nachkommen nur eine Art von CSD-Allel haben und männlich statt weiblich werden, was effektiv die Arbeitskraft der neuen Generation halbiert.
Bestehende Arbeiterinnen sind damit verständlicherweise überhaupt nicht einverstanden.
Königinnen mit sterilen männlichen Nachkommen werden ermordet
Die Forscher der neuen Studie untersuchten die Art Scaptotrigona depilis, ein Mitglied der stachellosen Bienen (Meliponini), die in Brasilien beheimatet ist. Sie identifizierten Kolonien mit sich entwickelnden sterilen diploiden Männchen sowie normale Kolonien zum Vergleich.
Sie führten eine neue, normale, gesunde Königin in jedes Nest ein und verfolgten ihre Aktivität. Die Königinnen in den Kolonien, die sterile Männchen enthielten, starben auf mysteriöse Weise etwa 10 Tage nach dem Auftauchen dieser Männchen.
Die eingeführten Königinnen in den beiden Arten von Kolonien unterschieden sich ansonsten nicht voneinander. Das bedeutet, dass wir genetische Faktoren ausschließen können, die ihre Sterblichkeitsrate erhöht haben könnten oder sie von Natur aus anders riechen ließen als Arbeiterinnen.
Sie waren weder in den Versuchs- noch in den Kontrollkolonien die Mütter von Nachkommen. Es gibt also keinen Grund zu der Annahme, dass Arbeiterinnen in den Kontrollkolonien ihre neue Königin eher bevorzugen als Arbeiterinnen in den Versuchskolonien.
Sterile Männchen sind sowohl faul als auch stinkend
Warum also haben sich die Versuchskolonien erhoben und ihre neuen Königinnen getötet? Die einfachste Erklärung ist, dass die Anwesenheit von sterilen diploiden Männchen und nicht irgendetwas an der Königin selbst die Arbeiterinnen dazu veranlasst, sie zu ermorden.
In einer normal funktionierenden Kolonie (eine, die nicht für ein Experiment manipuliert wurde) wäre diese Reaktion extrem vorteilhaft. Wenn die Königin hungrige, faule, unfruchtbare Männchen produziert, dann ermöglicht ihre Tötung einer ihrer Töchter, eine neue Königin zu werden, die wirklich reproduktive männliche Erben produziert. Die Arbeiterinnen können dann der neuen Königin helfen, ihr kollektives genetisches Erbe weiterzuführen.
Wie erkennen die Arbeiterinnen sterile Männchen? Die Forscher zeigten, dass für Arbeiterinnen normale haploide Männchen und sterile diploide Männchen unterschiedlich riechen. Die beiden unterschiedlichen Gerüche entwickeln sich kurze Zeit nach dem Auftauchen der Männchen. Wie lange danach, vermuten Sie? Etwa 10 Tage – genau der Zeitpunkt, an dem die Königinnen im Experiment auf „mysteriöse“ Weise abzusterben begannen. Die rauchende Pistole.
Warum werden die Männchen nicht früher ausgerottet? Bei Honigbienen (Apis mellifera) sind sie es. Die Arbeitsbienen besuchen Eier und Larven und können ein diploides Männchen leicht „riechen“ und es töten. Aber bei den stachellosen Bienen werden die Eier schon früh in der Entwicklung in Zellen eingeschlossen, und die Arbeiterinnen haben keinen Kontakt zu ihnen, bis sie als tüchtige Faulenzer-Männchen schlüpfen.
Ameisen und Wespen sind auch Königinnenmörder
Dieses Verhalten ist nicht einzigartig; Königinnenmord ist bei vielen Hymenopterenarten bekannt. Ein Beispiel sind Kolonien von Feuerameisen (Solenopsis invicta), deren Arbeiterinnen Banden bilden. Jede Bande hat ihr eigenes „Bandenzeichen“, einen Geruch, der durch die Kombination von Allelen eines bestimmten Gens erzeugt wird und der es den Ameisen ermöglicht, zu erkennen, wer zu ihrer Bande gehört. Arbeiterinnen einer Bande töten Königinnen, die das falsche Bandenzeichen zeigen.
Bei Grabwespen, die einen jährlichen Lebenszyklus haben, töten die Arbeiterinnen ihre Königin üblicherweise am Ende des Jahres, wenn sie altert und ihre Kraft nachlässt. In ihrer Blütezeit produziert sie chemische Signale, die die Fähigkeit der Arbeiterinnen, sich fortzupflanzen, unterdrücken (sogar Arbeiterinnen können Männchen produzieren, indem sie unbefruchtete Eier legen).
Die Arbeiterinnen sind damit einverstanden, solange die Königin weiterhin ihre Brüder und Schwestern in Massen produziert. Aber sobald ihre Fähigkeit, Babys zu machen, nachlässt, geht die Rechnung nicht mehr auf. Genetisch gesehen sind sie besser dran, wenn sie die Saison mit einem Paukenschlag beenden und eine große Anzahl ihrer eigenen Männchen legen – und dafür brauchen sie die Freiheit von der Mutter. Man kann nur hoffen, dass sie es schnell schaffen.
Kurzerhand töten Arbeiterinnen nur treue Königinnen, die sich nur mit einem Männchen paaren. Bei Arten mit promiskuitiveren Königinnen sind Arbeiterinnen weniger blutrünstig, weil sie typischerweise Halbgeschwister sind, nicht Vollgeschwister. Hier teilen die Arbeiterinnen nicht genug Gene, um die Kinder der anderen gegenüber den Nachkommen der Königin zu bevorzugen – egal wie klapprig sie ist.
Aber in beiden Fällen wird die Königin aufgrund ihrer Genetik getötet und nicht wegen ihrer Lebensentscheidungen. Einzigartig ist, dass stachellose Bienenarbeiterinnen stattdessen grausame Rache an ihrer Königin wegen ihrer Handlungen ausüben: ihrer unglücklichen Partnerwahl.
Die Autoren der neuen Studie weisen auch darauf hin, dass die Königin wahrscheinlich nicht in der Lage ist, gute von schlechten Partnern zu unterscheiden, das heißt, ob ein potenzieller Freier ihr CSD-Allel teilt oder nicht. Es gibt also keinen Grund anzunehmen, dass die Königin weiß, dass sie für den Tod markiert ist, bis zu dem Moment, in dem sie in einem Hinterhalt im Stil der „Roten Hochzeit“ ermordet wird.