Die erste Frage, die jeder wissen möchte, lautet: Wie?
Verwandte Inhalte
- So schützen Sie Ihre lokalen Bestäuber auf zehn einfache Arten
- Im Colorado-Gewölbe, das Ihr Lieblingsessen vor dem Aussterben bewahrt
"Ich bin überrascht, dass Sie so lange gebraucht haben, um zu fragen", sagt Brandon Hopkins mit einem Lachen. Der 35-jährige Entomologe bereitet Proben vor, die an das Nationale Labor für die Erhaltung genetischer Ressourcen des USDA Agricultural Research Service in Fort Collins, Colorado, geschickt werden sollen. Diese Einrichtung dient der Sicherung unserer Lebensmittelversorgung durch das Sammeln von genetischem Material aus landwirtschaftlichen Arten. "Sie quetschen sie so ziemlich nur, und das Zeug springt heraus", sagt er.
Hopkins ist der Bienenhaus- und Laborleiter des Bienenhausprogramms der Washington State University, und das „Zeug“, auf das er sich bezieht, ist Bienensamen.
Ja, Sperma. Hopkins verbringt viel Zeit damit, Imker zu besuchen und Samenflüssigkeit von Drohnen zu sammeln, den männlichen Honigbienen, die hauptsächlich zur Imprägnierung von Bienenköniginnen dienen. Oder, wie Hopkins es ausdrückt: „Sie fliegen Genitalien. Sie sammeln keinen Nektar; Sie sammeln keine Pollen. Das einzige, was sie tun, ist Kumpel. "
Er zieht es vor, Drohnen während des Fluges zu fangen, wenn sie auf dem Rückweg von ihren täglichen Versuchen sind, sich mit einer Königin zu paaren. Zwischen 13 und 17 Uhr - ihrer Flugzeit - stellt er Maschensiebe vor den Eingängen der Bienenstöcke auf. Arbeitsbienen sind klein genug, um durch die Bildschirme zurück in ihre Behausung zu gelangen, Drohnen jedoch nicht. Während sie sich an den Trennwänden festhalten, springt Hopkins in Aktion, sammelt die stachelfreien Bienen in Käfigen und legt sie einzeln unter das Mikroskop.
Er erklärt seinen Vorgang: „Wenn man einen Mann drückt, springt sein Genital heraus, wenn er reif ist. Und auf etwas Schleim zu schweben, entspricht ungefähr einem Mikroliter Sperma. “Leider setzen Drohnen in der Natur so viel Blut und Energie in die Fortpflanzung ein, dass sie nach einer erfolgreichen Paarung sterben. Und das ahmt Hopkins im Labor nach: „Wir quetschen sie bis zu dem Punkt, an dem sie sterben“, sagt er. Hopkins benötigt ungefähr eine Stunde, um 300-500 Drohnen zu verarbeiten und ein einzelnes 100-Mikroliter-Röhrchen mit ihrer Fortpflanzungsflüssigkeit zu füllen.
Die Folgefrage lautet natürlich: Warum? Das heißt: Warum in aller Welt sammeln Wissenschaftler Bienensamen?
Kurz gesagt, als Absicherung für die Zukunft. "Es könnte einzigartige und wertvolle [Varianten eines Gens] geben, die zu diesem Zeitpunkt möglicherweise nicht besonders wertvoll sind", sagt Hopkins über das von ihm gesammelte genetische Material. Der größte Teil des Samens wird in Fort Collins eingefroren, katalogisiert und gelagert. Man hofft, dass er jahrelang, vielleicht auch jahrzehntelang, lebensfähig bleibt und nur darauf wartet, aufgetaut zu werden, damit er in Zukunft eine Honigbiene imprägnieren kann.
Oder nicht so weit in der Zukunft. Honigbienen sind bereits zahlreichen Bedrohungen ausgesetzt: Schädlingen und Krankheiten, Pestiziden und Fungiziden, der Ernährung und der Art und Weise, wie Kolonien verwaltet werden, sowohl im Hinblick auf die Bienenzucht als auch auf die Zucht und Genetik. Ganz oben auf der Liste steht eine parasitäre Milbe namens Varroa destructor, die sich in Honigbienenvölkern vermehrt und ihrem unheimlichen Namen gerecht wird, indem sie das Blut von Erwachsenen saugt und Larven entwickelt. Es hat Bienenbestände verwüstet, seit es 1987 in den Vereinigten Staaten entdeckt wurde.
Bei den Zahlen ist die Situation schlimm. Nach Angaben des USDA National Agricultural Statistics Service hatten wir Ende der 1940er Jahre in den USA fast 6 Millionen Bienenstöcke. Bis 2008 sank diese Zahl auf etwas mehr als 2 Millionen - und ist seitdem dort geblieben. Der Samen, den Hopkins sammelt, könnte also dazu beitragen, zukünftige Generationen von Honigbienen zu schützen oder sogar zu vergrößern - was bedeutet, Milliarden von Dollar an landwirtschaftlichen Ernten und einen unschätzbaren Reichtum an biologischer Vielfalt für den Planeten zu sichern.
.....
Brandon Hopkins, der hart daran arbeitet, Bienensamen zu sammeln. (Steve Sheppard) Während in den USA rund 4.000 einheimische Bienen leben, ist die nicht einheimische Honigbiene, die aus Süd- und Südostasien stammt, unser bevorzugter landwirtschaftlicher Bestäuber. Das liegt daran, dass Honigbienen fruchtbare und vielseitige Bestäuber sind, sagt Bob Danka, der Forschungsleiter des USDA Honey Bee Lab in Baton Rouge, Louisiana. Während einige Bienen eine einzelne Pflanzenart bestäuben, ernähren sich die Honigbienen von über 100 Nutzpflanzen und liefern Bestäubungsleistungen im Wert von fast 3.000 USD pro Hektar und Ernte.
In den USA befassen sich Honigbienen mit „etwa 90 Prozent der Bestäubung“, erklärt Danka. Eine Kolonie hat im Hochsommer einen durchschnittlichen Bestand von über 60.000 Bienen. "Andere Bienen können nicht in ausreichender Zahl existieren, um große Anbauflächen zu bestäuben", sagt er. Die Bienen können auch relativ einfach an verschiedenen Orten ein- und ausgeschleust werden, was für Kulturen wie Mandeln, die eine Fremdbestäubung erfordern, von wesentlicher Bedeutung ist.
Zwischen Februar und März eines jeden Jahres werden 80 bis 90 Prozent der im Handel erhältlichen Bienen des Landes - etwa 1, 8 Millionen Kolonien - nach Kalifornien transportiert, um Mandelblüten zu bestäuben. Aber die Arbeit endet nicht dort. Diese Bienen werden das ganze Jahr über für ihre Arbeit verwendet, schreibt Ferris Jabr in Scientific American :
„Nach der Mandelblüte bringen einige Imker ihre Honigbienen zu Kirsch-, Pflaumen- und Avocadoobstgärten in Kalifornien und zu Apfel- und Kirschobstgärten im US-Bundesstaat Washington. Im Sommer begeben sich viele Imker nach Osten zu Feldern mit Luzerne, Sonnenblumen und Klee in Nord- und Süddakota, wo die Bienen den größten Teil ihres Honigs für das Jahr produzieren. Andere Imker besuchen Kürbisse in Texas, Clementinen und Mandarinen in Florida, Preiselbeeren in Wisconsin und Blaubeeren in Michigan und Maine. An der gesamten Ostküste bestäuben wandernde Imker Äpfel, Kirschen, Kürbisse, Preiselbeeren und verschiedenes Gemüse. Im November beginnen die Imker, ihre Kolonien in warme Gegenden zu verlegen, um den Winter abzuwarten: Kalifornien, Texas, Florida und sogar temperaturgesteuerte Kartoffelkeller in Idaho. “
Dieses Übermaß an Honigbienenarbeit birgt jedoch auch Gefahren. „Wir in Nordamerika haben uns aufgrund moderner landwirtschaftlicher Praktiken und unserer Notwendigkeit, große Mengen an Pflanzen effizient zu produzieren, mit Honigbienen in diese Ecke gestrichen“, sagt Danka. Und die Arbeit beginnt, die Bienen heraus zu betonen: "Der Druck auf sie ist sehr real und es scheint schlimmer zu werden."
Heute könnte man diese Bienen als vollständig von Menschen abhängig ansehen. "Als Varroa-Milben in die USA kamen, wurden 99 Prozent der wilden Honigbienenvölker beseitigt", sagt Hopkins. "Einige sagen, dass es jetzt keine wilden Honigbienen gibt, weil sie ohne menschliches Eingreifen nicht überleben können. Sie sind wie eine einheimische Spezies."
Diese gleichbedeutende Beziehung zum Menschen zeigt sich in Veränderungen in der Bienenernährung. Bienen sind wie wir: Sie brauchen eine abwechslungsreiche Ernährung, um zu gedeihen. Da unsere Diäten weniger vielfältig geworden sind, haben auch sie. Die Ausweitung der industrialisierten Landwirtschaft und die Zunahme von Monokulturen führen zu einer geringen Vielfalt der Pflanzen, aus denen Bienen Pollen und Nektar gewinnen. Die Lebensräume, in denen sie sich aufhalten, haben sich zu dem entwickelt, was Marla Spivak, Professorin für Entomologie an der Universität von Minnesota, als „Lebensmittelwüsten“ bezeichnet.
Die Herausforderung werde durch die Konvergenz von Angebot und Nachfrage noch verschärft, erklärt Spivak in einem TED-Vortrag von 2012. Gleichzeitig verzeichnen wir einen Rückgang der Bienenpopulationen und bauen immer mehr Pflanzen an, die von ihnen abhängig sind. In der letzten Hälfte des Jahrhunderts, sagt sie in ihrem Vortrag, "hat die Pflanzenproduktion um 300 Prozent zugenommen, was eine Bestäubung der Bienen erfordert." Noch im letzten Jahr verloren die amerikanischen Imker ungefähr 40 Prozent ihrer Bienenvölker.
.....
Kryokonservierte Röhrchen mit Samen von Honigbienen, die im genetischen Konservierungszentrum der USDA in Fort Collins, Colorado, aufbewahrt werden. (Simran Sethi) Aus diesem Grund hat der Agricultural Research Service der USDA im Jahr 2016 beschlossen, der Sammlung von Fort Collins Honigbienensamen hinzuzufügen, in dem auch eine Reihe anderer Materialien aufbewahrt werden - von Samen und Stängeln bis hin zu Tierblut und Embryonen -, die für die Erhaltung unserer einheimischen Lebensmittel unerlässlich sind liefern. "Es ist Teil unserer Reaktion auf die anhaltende Krise, mit der die Imker des Landes konfrontiert sind", schrieb die Institution in ihrem Online-Post, in dem sie den Start ankündigte.
Der Mann, der die glamouröse Aufgabe hat, das Sperma zu sammeln? Brandon Hopkins.
Im Jahr 2008 schloss der moderne Spermasammler für Honigbienen einen Master in Biologie an der Eastern Washington University ab, der sich mit der Reproduktionsbiologie von Fröschen und Mäusen befasste. Als Hopkins jedoch von den Herausforderungen erfuhr, mit denen die Bienenpopulationen konfrontiert waren, beschloss er, eine Methode zu erforschen, mit der das Sperma von Kühen und anderen Tieren konserviert wurde: das kryogene Einfrieren. Traditionell wurden Bienensamenproben entnommen, bei Raumtemperatur gelagert und blieben etwa zwei Wochen lebensfähig.
"Ich hatte noch nie einen Honigbienenstock gesehen", sagt Hopkins. „Aber glücklicherweise hat der Berater meines Meisters lange genug in der Säugetierwelt gearbeitet - mit Rindern, Schafen, Ziegen und all dem Zeug - und er sagte:‚ Es muss nicht perfekt sein, es muss nur funktionieren . ' Anstatt auf ein perfektes System zu warten, haben wir es gemacht. “
Tatsächlich, so Hopkins, machten sie sich daran, Sperma von Honigbienen einzufrieren, obwohl in einem der letzten Artikel über die Kryokonservierung aus den 1980er Jahren die Ergebnisse als nicht gut genug eingestuft wurden und die Forscher diese Methode der Lagerung einstellen sollten. Trotzdem extrahierte Hopkins ein einzelnes Kapillarröhrchen Sperma (100 Mikroliter), fror es ein und hatte "ziemlich guten Erfolg".
Dies geschah zur gleichen Zeit, als der Forscher Steve Sheppard von der Washington State University, Leiter des Apis Molecular Systematics Laboratory der WSU, auf dem Feld war und frisches Material der gleichen Sorte sammelte. In diesem Jahr hatte er die einzige von der USDA erteilte Erlaubnis erhalten, Sperma aus der globalen Bienenpopulation in die Vereinigten Staaten zu importieren. Diese Proben bildeten die Grundlage für die weltweit größte Sammlung von Bienenkeimplasma, das an der WSU gelagert wurde und in Europa, Westasien und Mitteleuropa beheimatete Unterarten enthielt.
Später wurde Sheppard Hopkins 'PhD-Berater, und die beiden begannen gemeinsam zu reisen, Bienensamen zu sammeln und vor Ort einzufrieren. Die Arbeit war mit einzigartigen Herausforderungen verbunden. "Das Problem mit frischem Sperma ist, dass man nur diesen einen Schuss bekommt", erklärt Hopkins. „Das Sammeln im Ausland ist sehr teuer und zeitaufwändig. Dann benutzt du es und hast vielleicht eine Königin, die nicht einmal Nachkommen hervorbringt. “
Aber es hat sich auch ausgezahlt: Hopkins sagt, das Material, das vor fünf Jahren gesammelt und eingefroren wurde, sei "das gleiche, als wäre es fünf Tage lang eingefroren worden".
Auf die Frage, ob er sich das jemals als sein Lebenswerk vorgestellt habe, sagte Hopkins: „Nein. Sicher nicht. “Aber er sieht den unglaublichen Wert in der Arbeit, die er tut. "Das Coole an der Einbeziehung der Kryokonservierung in die Bienenzucht ist, dass wir damit über Raum und Zeit hinweg züchten können", sagte Sheppard in einer E-Mail. „Wir können die Genetik Jahre nach ihrer Einlagerung abrufen. Sie können sich also vorstellen, dass wir im Jahr 2030 die Bienen auf Material zurückführen könnten, das wir ab 2015 im Flüssigstickstofftank [gelagert] haben. “
Deshalb ist es wichtig, Material zu erhalten, das sowohl wirtschaftlich als auch vielfältig ist. „Obwohl ich nicht wirklich denke, dass wir plötzlich alle unsere Honigbienen verlieren werden und diese gefrorene Brühe anzapfen müssen, um den Planeten wieder mit Bienen zu füllen, ist es schade, dass wir das vorher nicht getan haben, sagen wir: Varroa-Milben kamen “, sagt Hopkins. "Wir haben eine riesige Menge genetischer Vielfalt in der US-Bevölkerung verloren, die wir nicht wirklich zurückbekommen können, weil wir kein gefrorenes Material hatten."
Um wieder zu dieser Vielfalt zurückzukehren, gebe es noch viel zu tun. "Honigbienen sind jetzt eine landwirtschaftliche einheimische Art", sagt Hopkins. „Sie brauchen die gleiche Forschung und Aufmerksamkeit, die zum Beispiel Rindern zuteil wird. Es wäre großartig, wenn sie besser anerkannt würden - in Bezug auf Konservierung, Züchtungstechniken, Selektion, alles, was nötig ist, um sie zu verbessern. “
