Summ-summ, schwirr’n Pestizide herum?

Bioanalytiker der Hochschule Coburg untersuchen Mikroorganismen auf Chitinpanzern von Bienen. Sie wollen herausfinden, wie sich Pflanzenschutzmittel hier auswirken.

Was Rapsfelder und Obstplantagen schützt, bedeutet für manche Organismen den Tod: Insektizide und Fungizide werden in der Landwirtschaft gegen Schädlinge und Pilze eingesetzt. Sie sind giftig. Das ist ihr Sinn. Zunehmend wird aber hinterfragt, welche Folgen solche Pflanzenschutzmittel auch für andere Lebewesen haben. Mikrobiologen der Hochschule Coburg haben das in Versuchen mit Bienen untersucht – denn die haben nicht nur eine wichtige Funktion als Bestäuber in der Natur, in der Forschung werden sie auch gerne als Modellorganismen genutzt: „Honigbienen können leicht gezüchtet und untersucht werden“, sagt Leon Sohl. Er hat seine Masterarbeit in Bioanalytik darüber geschrieben, inwiefern Insektizide und Fungizide einen Einfluss auf die Außenhaut der Tiere haben.

Das Mikrobiom auf der Oberfläche war dabei erstmals zentraler Gegenstand der Forschung. „Das Mikrobiom ist eine Gemeinschaft von Mikroorganismen“, Sohl überlegt, wie er es beschreiben kann: „wie bei einer Gruppe von Menschen, unter denen ein paar Lehrer und Lehrerinnen sind, Leute die Taxi fahren, Sportler, Studierende – so ist das auch beim Mikrobiom: Da gibt es zum Beispiel Proteobakterien und Actinobakterien und auch verschiedene Pilze, die alle ihre Aufgaben haben.“ Solche Mikroorganismen sind wichtige Bestandteile allen Lebens. „Fungizide und Insektizide können das Mikrobiom verändern“, ergänzt Fabienne Reiß. Sie forscht an der Hochschule über Biozide in Baustoffen, schreibt ihre Doktorarbeit darüber, welchen Einfluss sie auf das Mikrobiom des Erdbodens haben und unterstützt Leon Sohl bei seinen Versuchen.

Viele Teile, ein großes Forschungsprojekt

Reiß‘ Doktorarbeit ist Teil des großen Forschungsverbundes „BayÖkotox“, der durch das Bayerische Landesamt für Umwelt koordiniert und durch das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz finanziert wird. Bayerische Wissenschaftler versuchen hier in unterschiedlichen Teilprojekten herausfinden, wie sich chemische Stoffe und Partikel auf Lebewesen und Umwelt auswirken. Das Teilprojekt an der Hochschule Coburg betreuen Prof. Dr. Matthias Noll und Prof. Dr. Stefan Kalkhof. Über den Ökotox-Verbund kam Noll in Kontakt zu Prof. Dr. Ricarda Scheiner, die an der Universität Würzburg am Lehrstuhl für Verhaltensphysiologie und Soziobiologie eine Bienenstation betreut. So landeten Würzburger Fungizid-Bienen in Coburg.

Leon Sohl hat einige der Versuchsbienen selbst in Würzburg gefangen: „Wir stecken sie in Röhrchen und geben danach flüssigem Stickstoff dazu: Alles friert sofort ein.“ Das Oberflächenmikrobiom dieses Moments wird konserviert, festgehalten wie auf einem Foto. Einige der Tiere sind mit Zuckerwasser gefüttert worden, andere mit den in Bayern verbreiteten Fungizidmitteln Cantus Gold und Difcor oder den Insektizidprodukten Mospilan und Steward. Und einige auch mit einer Kombination dieser Pflanzenschutzmittel.

Biene auf der Werkbank

Reiß und Sohl sitzen an einer sterilen Sicherheitswerkbank im Biochemie-Labor der Hochschule Coburg, Sohl greift mit einer Pinzette eine tote Biene aus einem Schälchen, Reiß lässt mit einer Pipette eine durchsichtige Flüssigkeit auf eine andere Biene in einem Glasröhrchen tropfen. „Flügel, Exoskelett, Beine werden präpariert und anschließend die DNA extrahiert.“ Sohl präzisiert, dass ein kleiner Abschnitt des bakteriellen 16S rRNA-Gens und der pilzlichen ITS-Region analysiert werden, um dann ganz genau sagen zu können, um welches Bakterium oder welchen Pilz es sich hier handelt. Am Ende steht fest, wie viele und welche Bakterien und Pilze auf der Biene gelebt haben. Untersucht wurden die sozial lebende Honigbiene (Apis mellifera) und auch die Rote Mauerbiene (Osmia bicornis), eine solitäre Wildbienenart.

In den Versuchen wurde nachgewiesen, dass sich das Außenhautmikrobiom bei verschiedenen Bienenarten unterscheidet und dass Pflanzenschutzmittel einen Einfluss darauf haben. Allerdings in geringerem Ausmaß als vorher angenommen wurde. Reiß zuckt die Schultern. „So ist das in der Forschung: Man weiß nie, was rauskommt.“ Manchmal stehen am Ende eines Projekts mehr Fragen als Antworten: Wie verändert sich das Oberflächenmikrobiom, wenn die Bienen nicht mit Bioziden gefüttert werden, ihr Körper aber behandelte Blüten streift? Und welche Auswirkungen haben die Veränderungen des Mikrobioms überhaupt? „Es gibt Anzeichen, dass gewisse Bakterien auf der Oberfläche der Bienen vor Varroamilbenbefall schützen, und die Würzburger untersuchen zum Beispiel, inwiefern sich das Verhalten der Bienen durch den Pestizideinsatz verändert“, erklärt Sohl. Er will nach der Masterarbeit erst einmal eine Arbeitsstelle in der Industrie antreten. Aber die Forschung in Coburg geht weiter. Das Team der Bioanalytik will das Thema mit weiteren Methoden genauer analysieren.

Foto: Natalie Schalk (Hochschule Coburg)