Der Serotonin- und Dopaminspiegel

Den Forschern ist es gelungen, den neuro-molekularen Mechanismus der Abwehrreaktion von Bienen zu entschlüsseln, wenn sie der Stich-Alarmpheromon ausgesetzt sind, das sie angesichts einer Bedrohung freisetzen.

Das vom Professor Martin Giurfa von der Universität Toulouse (Frankreich) geleitete Forschungsteam stellte fest, dass der Geruch von Isoamylacetat, dem Hauptbestandteil des Alarmpheromons, den Serotonin- und Dopaminspiegel im Gehirn der Bienen erhöht. Dies wiederum steigert das Stichverhalten der Bienen und trägt so zur Abwehr einer Bedrohung bei. Das Alarmpheromon wirkt für sich genommen nicht als Stimulus, sondern erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Wächterbienen eine Bedrohung durch Stechen abwehren.

Für die Studie wurden Bienen aus vier Völkern verwendet, die an der Verteidigung der Kolonie beteiligt waren. Wurden sie im Labor Isoamylacetat ausgesetzt, zeigten die aus zwei Kolonien gesammelten Wächterbienen eine höhere Stichbereitschaft als die Bienen aus den beiden anderen Kolonien.

Während der Dopaminspiegel zwischen den Hirnregionen der Bienen aus allen vier Kolonien keine signifikanten Unterschiede aufwies, war der Serotoninspiegel im zentralen Gehirn (wo die olfaktorische Verarbeitung stattfindet) bei den Bienen mit höherer Stichbereitschaft signifikant erhöht. Dies war der erste Hinweis auf die Rolle von Serotonin im Abwehrverhalten.

Der Zusammenhang zwischen Serotonin und der Reaktivität auf Bedrohungen wurde an einzelnen Bienen mit defensivem beziehungsweise passivem Verhalten überprüft, indem die Mengen an Serotonin und Dopamin im Gehirn gemessen wurden. Sowohl Serotonin als auch Dopamin waren nach der Exposition gegenüber Isoamylacetat im zentralen Gehirn signifikant erhöht. Der Serotoninspiegel war sogar in den optischen Loben und im subösophagealen Bereich bei den Bienen höher, die ein ausgeprägteres Abwehrverhalten zeigten.

Zusammenhang mit Aggression

„Diese Studie hat einen Zusammenhang zwischen einem erhöhten Serotoninspiegel nach der Exposition gegenüber Isoamylacetat und dem Stichverhalten hergestellt“, erklärt Dr. Souvik Mandal, promoviert am Indian Institute of Science (IISc) in Bengaluru. Er war als Gastwissenschaftler an der Universität Toulouse tätig, um Verhaltensversuche an Bienen durchzuführen, und ist Mitautor eines in Proceedings of the Royal Society B veröffentlichten Artikels.

„Wir bestätigten das Stichverhalten der Bienen, indem wir verschiedene Konzentrationen von Serotonin und Dopamin topisch in den Thorax applizierten. Im Vergleich zu den Kontrollen war das aggressive Verhalten deutlich erhöht, wenn die höchste Konzentration von Serotonin und Dopamin topisch aufgebracht wurde“, erläutert Dr. Mandal.

Zur erneuten Bestätigung ihrer Rolle im Stichverhalten verabreichten die Forscher Antagonisten von Serotonin und Dopamin. „Das aggressive Verhalten nahm signifikant ab, wenn wir die Antagonisten einsetzten“, erklärt er.

Damit wurde bestätigt, dass Veränderungen des Serotonin- oder Dopamingehalts das Stichverhalten der Bienen direkt beeinflussen.

Bienen stachen mit höherer Wahrscheinlichkeit infolge eines Anstiegs des Serotonins im zentralen Gehirn und in „geringerem Maße“ auch des Dopamins.

 

Quelle (Originalartikel im Anhang):

Nouvian M, Mandal S, Jamme C, Claudianos C, d’Ettorre P, Reinhard J, Barron AB, Giurfa M. 2018. Cooperative defence operates by social modulation of biogenic amine levels in the honey bee brain. Proc. R. Soc. B 285: 20172653. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.2653

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