Microbiologie in hapklare porties
“Koninklijke microben”, het hof van de bijenkoningin.
Bijen zijn eusociale insecten, wat betekent dat ze in groepen leven met “gespecialiseerde taken” en een goede taakverdeling om de kolonie te laten overleven. Bij honingbijen, zoals bij veel andere insecten met gespecialiseerde taken, legt de koningin eitjes en regelt ze de ontwikkeling en het gedrag van de kolonie. De gezondheid van de koningin is dus van vitaal belang om het succes van de kolonie te garanderen. Net als mensen hebben bijen ook een darmmicrobioom, een groep bacteriën in de darm waarvan bekend is dat ze verschillende fysiologische processen moduleren om de gezondheid te bevorderen.
Dergelijke hulp van binnenuit de darm versterkt niet alleen de immuunafweer tegen infecties: De bacteriën breken ook complexe voedingsstoffen af tot eenvoudigere voedingsstoffen, die als voedselbron kunnen dienen voor de gastheer. Door te onderzoeken welke microben er in de darm van de bij leven, kunnen we begrijpen hoe de gezondheid van bijen wordt beïnvloed.
In een recent onderzoek, gepubliceerd door Caesar et al., 2024, werd het darmmicrobioom van honingbijen gekarakteriseerd. De auteurs beschreven de hele microbiële gemeenschap in de darm, inclusief bacteriën en bacteriofagen (of fagen), wat virussen zijn die alleen bacteriële cellen infecteren en repliceren. Ze toonden aan dat bij honingbijen het darmmicrobioom van de koningin sterk afhankelijk is van de omgeving, waaronder de geografische verspreiding van de koninginnen die voor het onderzoek werden gebruikt.
De auteurs onderzochten ook de belangrijkste kern van bacteriën op soortniveau en ontdekten dat vier bacteriesoorten het darmmicrobioom van de honingbijenkoningin vormen (zie onderstaande figuur). Deze soorten vormen het “Koninklijk microbioom”: Bombella apis, Commensalibacter sp., Apilactobacillus kunkeei en Lactobacillus apis.
In de koninklijke context omvat het hof alle leden die op verschillende manieren invloed uitoefenen op de koningin en de monarchie, zoals het adviseren, helpen bij het bestuur en ondersteunen van de koningin om het welzijn van de monarchie te garanderen. Op dezelfde manier fungeren de vier microbioomsoorten in de bijenkoningin als “adviseurs” en spelen ze een voedende en beschermende rol. Ze beïnvloeden verschillende fysiologische processen, bijvoorbeeld de opname van voedingsstoffen en het energiemetabolisme, om de gezondheid van de koningin te bevorderen en zo de gezondheid en het functioneren van de bijenkolonie te beïnvloeden.
Een ander lid van het “koninklijk microbioom” zijn de bacteriofagen van de klasse Caudoviricetes. Bacteriofagen zijn modulatoren van de bacteriegemeenschap die selectief bacteriën doden en, in dit geval, de bacteriegemeenschap in de darm van de bij verstoren. Interessant genoeg ontdekten de auteurs dat de gezonde koninginnen meestal meer bacteriën dan fagen hebben. Wanneer er echter meer fagen dan bacteriën zijn, is de gezondheid van deze koninginnen aangetast, wat betekent dat de gezondheid van de koningin gecorreleerd is met de hoeveelheid fagen (bijv. goede gezondheid = minder fagen).
De bacteriesoorten waaruit het “Koninklijk microbioom” bestaat, verschillen van het microbioom van de werksterbijen. Hoe zijn dergelijke verschillen mogelijk? Het antwoord zou te maken kunnen hebben met het dieet en de voedingsbronnen die de koninginnen nodig hebben. Als larven worden koninginnen voornamelijk gevoed met koninginnengelei, dat rijk is aan eiwitten, vetzuren, koolhydraten, vitaminen, mineralen en andere voedingsstoffen. Sommige eiwitten in koninginnengelei kunnen fungeren als immuunmoleculen, antimicrobiële peptiden genaamd, die de groei van bacteriën remmen.
De auteurs wezen erop dat dergelijke antimicrobiële bestanddelen in koninginnengelei de bacteriën in het “koninklijk microbioom” kunnen selecteren, omdat de antimicrobiële peptiden in koninginnengelei niet alle bacteriën doden. In feite kunnen sommige leden van het “koninklijk microbioom” zelfs groeien in de koninginnengelei. Op deze manier, zelfs als koninginnen en werksters dezelfde genetische informatie delen, vormt het dieet (in dit geval koninginnengelei) hun fysiologie en tegelijkertijd de leden van het microbioom die hen helpen hun voedings- en immuunstatus te verbeteren.
In het algemeen tonen de auteurs met hun resultaten het belang en de implicaties aan van het bestuderen van het microbioom van de honingbijenkoningin. Dit werk biedt ook informatie die door andere onderzoekers kan worden gebruikt om strategieën toe te passen die kunnen bijdragen aan het behoud van een gezonde status in bijenvolken.
Link to the original post: Caesar L, Rice DW, McAfee A, Underwood R, Ganote C, Tarpy DR, Foster LJ, Newton ILG.2024.Metagenomic analysis of the honey bee queen microbiome reveals low bacterial diversity and Caudoviricetes phages. mSystems9:e01182-23.https://doi.org/10.1128/msystems.01182-23
Featured image: Created using Microsoft Bing
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 