Die Honigbiene ist einer Vielzahl von Krankheitserregern und Schädlingen ausgesetzt, die ihre Gesundheit bedrohen. Das Zentrum für Bienenforschung (ZBF) hat vor Kurzem mit Paenibacillus melissococcoides ein neues Bakterium entdeckt, das mit der Europäischen Faulbrut in Verbindung zu stehen scheint.
Bei einer Studie über die Europäische Faulbrut entdeckten wir eine neue Bakterienart, die wir Paenibacillus melissococcoides nannten. Sie gehört zur selben Gattung wie Paenibacillus larvae, der Erreger der Amerikanischen Faulbrut. Um diese neue Art zu beschreiben, untersuchten wir ihre morphologischen, physiologischen, biochemischen und genetischen Merkmale. Dieses neue Bakterium bildet auf einem Nährboden Kolonien mit einem orangefarbenen Zentrum. Die optimale Wachstumstemperatur liegt zwischen 35 und 42 °C. Damit gedeiht es gut im Brutraum, wo es auch entdeckt wurde. Dieses Bakterium kann sowohl mit als auch ohne Sauerstoff wachsen. Es bildet wie die meisten Bakterien der Gattung Paenibacillus Stäbchen und Sporen. Für den Nachweis, dass es sich um eine neue Art handelt, mussten deshalb Vergleichstests durchgeführt werden.
Nahe verwandt, aber unterschiedliche Art
So konnten wir nachweisen, dass P. melissococcoides spezifische Enzyme und Fettsäureprofile hat, die das Bakterium von anderen, genetisch nahe verwandten Bakterien der Gattung Paenibacillus unterscheiden. Ausserdem waren umfangreiche genetische Analysen erforderlich, um eine eindeutige Identifizierung zu ermöglichen. Ein Vergleich der Genomsequenz von P. melissococcoides mit bereits sequenzierten Paenibacillus-Arten ergab, dass P. melissococcoides genetisch eng mit Paenibacillus dendritiformis und Paenibacillus thiaminolyticus verwandt ist: Es besteht eine Übereinstimmung der Genome zu 91 bzw. 92%. Diese Werte liegen unter dem Schwellenwert von 95%, ab dem man davon ausgeht, dass zwei Bakterien zur selben Art gehören, und bestätigen damit, dass P. melissococcoides eine eigenständige, neue Art ist. Wahrscheinlich hat aber die enge genetische Verwandtschaft in der Vergangenheit zu Verwechslungen geführt. Dies gilt insbesondere für Proben aus Italien und Japan, die P. dendritiformis zugeschrieben wurden: Die in internationalen Datenbanken archivierten Sequenzen dieser Proben sind nahezu identisch mit den entsprechenden Sequenzen von P. melissococcoides. Die Art scheint also ubiquitär verbreitet und nicht auf die Schweiz beschränkt zu sein. Diese Vermutung wurde durch den Nachweis von P. melissococcoides in einem Viertel von 300 Honigproben aus ganz Japan bestätigt.
P. melissococcoides in Raum und Zeit
Um die Verbreitung dieses Bakteriums in der Schweiz festzustellen, haben wir unser Archiv am ZBF ausgewertet, das über 900 Proben von fast 400 Orten enthält, die zwischen 2005 und 2021 gesammelt wurden und welche die Verbreitung der Europäischen Faulbrut Melissococcus plutonius widerspiegeln. P. melissococcoides wurde nur in zehn Proben in einem rund 40 km breiten Streifen zwischen der Region Basel und dem Eingang zum Simmental gefunden. Diese Analysen haben es uns zudem ermöglicht, in die Vergangenheit zu reisen. Mit nur zehn positiven Proben – die erste davon aus dem Jahr 2013 – ergab die Untersuchung ein seltenes Vorkommen. Dabei wurde allerdings für diesen Zeitraum ein Trend hin zu einem häufigeren Auftreten festgestellt.
Nicht ein, sondern drei neue Krankheitserreger
Unsere Untersuchungen zeigten, dass P. melissococcoides sowie P. dendritiformis und P. thiaminolyticus, ebenso wie P. larvae, die im Labor aufgezogene Bienenbrut krank machen. Die Aufnahme dieser Bakterien durch die jungen Larven verringerte ihr Überleben erheblich. Wir konnten einen Zusammenhang zwischen der Virulenz und der Fähigkeit zur Sporenbildung nachweisen, wobei die Spore die infektiöse Form ist, die den antibakteriellen Eigenschaften des Futtersafts widersteht. Die Anfälligkeit der Brut für P. melissococcoides hängt von der Dosis und vom Alter der Larven ab, wobei junge Larven anfälliger sind. Dasselbe Muster lässt sich auch bei der durch P. larvae verursachten Amerikanischen Faulbrut feststellen. P. melissococcoides wurde nie in gesunden Völkern nachgewiesen und nur in zwei von zehn Völkern trat das Bakterium allein auf und nicht zusammen mit dem Erreger der Europäischen Faulbrut. Diese beiden Fälle deuten darauf hin, dass das Bakterium möglicherweise selbst eine neue Krankheit auslösen könnte – dies muss jedoch noch bestätigt werden. Da das Bakterium überwiegend in mit der Europäischen Faulbrut infizierten Völkern gefunden wurde, wird P. melissococcoides derzeit eher als sekundär auftretendes Bakterium angesehen.
Die Gattung Paenibacillus enthält Hunderte von Arten, die in der Umwelt weit verbreitet sind und unter anderem in Boden, Pflanzen und verschiedenen Insekten vorkommen. Als einzige dieser Arten tritt jedoch P. larvae bekanntermassen als Erreger einer Krankheit der Honigbiene auf. Unsere Forschung und die Arbeiten von japanischen Kollegen zeigen nun, dass auch mehrere andere Arten dieser Gattung krankheitserregend sein können, wenn sie mit junger Brut in Kontakt kommen. Diese Ergebnisse belegen, dass einige Arten dieser Gattung entweder selbst Krankheitserreger sein können oder gemeinsam mit anderen Bakterienarten in Bienenvölkern Krankheiten verursachen können. Entscheidend dabei sind zwei Faktoren: Erstens, die Wahrscheinlichkeit, dass das Bakterium die Brut erreicht, und zweitens, die Fähigkeit, Sporen zu bilden, die schliesslich die antimikrobielle Wirkung des Futtersafts überwinden und so die Brut infizieren können.
Gegenwärtig noch kein Grund zur Sorge
Da P. melissococcoides in der Schweiz nur selten nachgewiesen wurde, ist es wahrscheinlich, dass dieses neu entdeckte Bakterium derzeit keine grössere Gefahr für unsere Bienenvölker darstellt und es vorerst keinen Grund zur Beunruhigung gibt. Aufgrund der bisher gesammelten Erkenntnisse können wir dieses neue Bakterium als Verdächtigen in Fällen von Brutkrankheit betrachten, in denen keine der bekannten Krankheitserreger (P. larvae und M. plutonius) nachgewiesen werden können.
Literatur
Ory F, Dainat B, Würgler O, Wenger F, Roetschi A, Braillard L, Charrière J-D, Dietemann V, 2025. Ecology and pathogenicity for honey bee brood of recently described Paenibacillus melissococcoides and comparison with Paenibacillus dendritiformis, Paenibacillus thiaminolyticus. Environmental Microbiology Reports. 17:e70089. https://doi.org/10.1111/1758-2229.70089
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