Microbiologie in hapklare porties
Sociale dynamiek binnen een bijenkorf is geworteld in de darm
Bijenkorven zijn berucht om hun dynamische sociale netwerken, met de bijenkoningin aan de top van deze elitehiërarchie. Werkbijen, darren en niet-reproductieve vrouwelijke bijen spelen allemaal een unieke rol in het onderhoud van de bijenkorf. Sociale netwerken komen ook voor bij andere diersoorten, zoals dolfijnen, olifanten en mierenkolonies. Vele generaties onderzoekers hebben zich echter gebogen over de vraag: “Hoe en waarom creëren deze dieren de uitgebreide reeks sociale dynamieken die wij waarnemen?”
Gedrag begint vaak in de hersenen. Recente studies hebben een diep verband blootgelegd tussen de bacteriën die op (en in) dieren leven, en hoe zij de gezondheid van het dier regelen. Het is zelfs bekend dat iemands microbioom zijn hersenchemie kan veranderen. Aangezien een honingbijenkorf kleiner en beter beheersbaar is dan een olifantenkudde, bestudeerden onderzoekers van de Universiteit van Lausanne in Zwitserland de sociale dynamiek van deze dieren in relatie tot de bacteriën in hun darmen, en publiceerden hun werk eerder dit jaar in Nature Ecology & Evolution.
Om de effecten van de darmbacteriën op het sociale gedrag te testen, namen de wetenschappers twee verschillende bijenkorven, een waar ze alle darmmicroben verwijderden en een waar de bijen de bijentypische darmbacteriën hadden. Met behulp van een automatisch volgsysteem dat de vluchtpatronen en interacties van de bijen vastlegde, volgden de auteurs zeven dagen lang het sociale gedrag van honderden werkbijen. Zij ontdekten dat bijen die hun darmbacteriën misten, minder gespecialiseerd werden in hun werk en minder sociale interactie hadden dan de bijen die hun darmmicrobioom behielden. Door deze eenvoudige opzet konden de wetenschappers op elegante wijze aantonen dat het microbioom een rol speelt in de sociale dynamiek onder de bijen, maar hoe kunnen deze kleine, microscopische wezentjes zo’n invloed hebben?
De auteurs keken naar de hersenen van de bijen om de antwoorden te vinden. Kleine chemische stoffen zoals serine, glutamine, aspartaat en glycine waren sterk verminderd in de hersenen van bijen die hun darmbacteriën misten.
Deze chemicaliën zijn bekende factoren die helpen bij een goede hersenfunctie. De eerste meldingen van serine in de hersenen kwamen van een wetenschapper genaamd Hashimoto in 1995, maar pas bijna 10 jaar later, in 2004, werd hun rol ontdekt. Wetenschappers in Londen beschreven deze chemicaliën als het helpen handhaven van de timing van hersensignalen en ook het recyclen van sommige neurotransmitters om het energieverlies van de hersenen te verminderen. Zo explodeerde de wereld van metabolieten die de hersenfunctie beïnvloeden, waarbij de darmen van onze bijen werden toegevoegd aan het groeiende verband tussen de darmen en de hersenen.
Door dieper te graven wilden de auteurs onderzoeken waarom deze chemicaliën verschilden tussen de twee soorten bijen. Zij speculeerden dat “de darmmicrobiota specifiek de overvloed aan hersenmetabolieten verhoogt, wat het gevolg zou kunnen zijn van bacteriële signalen uit de darm of van de directe overdracht van microbiële of van de voeding afkomstige metabolieten van de darm naar de hersenen”.
Vervolgens onderzochten zij de hersenen zelf, in een poging te ontdekken welke effecten deze metabolieten hadden op de hersenfunctie. Aangezien de auteurs zich richtten op sociaal gedrag, onderzochten zij drie hersengebieden die betrokken zijn bij geheugen en leren. Tot verbazing van de wetenschappers bleven de hersenen grotendeels constant tussen de groepen bijen. Het hersengebied dat het meest veranderde was het gebied dat betrokken is bij reuk en smaak.
De auteurs vonden ook een waarschijnlijke boosdoener: de bacterie die de meest drastische veranderingen bij de bijen teweegbracht was niemand minder dan Bifidobacter asteroides. Dit grote bacteriegeslacht wordt gewoonlijk aangetroffen in de darmen van dieren, van mensen tot insecten, is doorgaans ongevaarlijk en kan helpen bij de spijsvertering en andere fysiologische processen. Een artikel beschrijft ze zelfs als “een van de eerste microben die het menselijk maagdarmkanaal koloniseerden en waarvan wordt aangenomen dat ze positieve gezondheidsvoordelen voor hun gastheer hebben”. Deze bacteriën worden ook vaak toegevoegd aan voedingsmiddelen als actief ingrediënt om de spijsvertering te bevorderen!
B. asteroides is een van de meest voorkomende darmbacteriën bij insecten en maakt zijn debuut als regulator van de hersenfunctie en sociale vaardigheden. De volgende keer dat je een Chobani yoghurt eet op zoek naar wat extra eiwitten en je darmen wat liefde geeft, denk dan aan de bijen en Bifidobacter, waardoor je hersenen gelukkiger worden en jij – een zoemende socialite.
Link to the original post: Liberti, J., Kay, T., Quinn, A. et al. The gut microbiota affects the social network of honeybees. Nat Ecol Evol 6, 1471–1479 (2022). https://doi.org/10.1038/s41559-022-01840-w
Featured image: Honeybees scurrying over a honeycomb. Credit: https://www.rawpixel.com/image/6036230
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 
