Im Frühjahr 2018 stolperte Erin Krichilsky über die verblüffendste Biene, die sie je gesehen hatte.
Während die rechte Gesichtshälfte eine kräftige, schroffe Kieferpartie mit winzigen Zähnen aufwies – Merkmale, die normalerweise bei einem Weibchen zu finden sind -, hatte die linke Hälfte der Insektenfratze die zarten, wuscheligen Züge eines Männchens. Ein kurzer Blick auf den Rest des Körpers der Biene zeigte das Gleiche: rechts eine Frau, links ein Mann. Es war, als hätte jemand eine männliche und eine weibliche Biene in zwei Hälften geteilt und jeweils eine Hälfte zusammengenäht.
Als Krichilsky – damals Forschungsassistentin am Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) in Panama – das vier Millimeter lange Insekt unter dem Mikroskop betrachtete, wurde ihr klar, dass sie etwas Außergewöhnliches gefunden hatte. „Es war ein supercooles Individuum, das so gar nicht dem entsprach, was ich bisher zu sehen gewohnt war“, erinnert sie sich. „Es war ein sehr aufregender Tag.“
Dieses mysteriöse Insekt, das kürzlich im Journal of Hymenoptera Research beschrieben wurde, war ein äußerst seltenes gynandromorphes Tier – ein Tier, das anatomisch halb männlich, halb weiblich ist – das erste, das jemals in der Art Megalopta amoena, einer in Mittel- und Südamerika vorkommenden Art von Schweißbienen, identifiziert wurde.
Im Gegensatz zu Hermaphroditen, die äußerlich oft männlich oder weiblich aussehen, aber die Fortpflanzungsorgane beider Geschlechter besitzen, sind bei Gynandromorphen ganze Körper ein Mosaik aus Geschlechtsorganen. Aufgrund ihrer Seltenheit in der Natur sind diese geschlechtsgespaltenen Individuen nur wenig bekannt. Dennoch haben Forscher Gynandromorphe in Lebewesen von Schmetterlingen und Krebstieren bis hin zu Reptilien und Vögeln dokumentiert – alle mit im wahrsten Sinne des Wortes gemischten Ergebnissen.
Ein anderer Megalopta-Gynandromorph hat sich den Wissenschaftlern bereits gezeigt: ein männlich-weiblicher Hybrid in einer eng verwandten Schweißbienenart namens Megalopta genalis, der 1999 identifiziert wurde. In den zwei Jahrzehnten, die seitdem vergangen sind, haben STRI-Forscher Zehntausende anderer Bienen gesammelt und analysiert, ohne ein zweites Exemplar zu entdecken – was das neue Exemplar von Megalopta amoena zu einer willkommenen Zugabe macht, sagt Krichilsky.
Das Team hat die Gene der Biene nicht analysiert, um ihren gynandromorphen Status zu bestätigen. Aber die asymmetrische Anatomie des Insekts war ein eindeutiger Hinweis, sagt Studienautor Adam Smith, Biologe an der George Washington University.
Im Allgemeinen leben Bienen, Wespen und Ameisen, die zur Gruppe der Hautflügler gehören, in matriarchalischen Gesellschaften, in denen die Weibchen „all die Dinge tun, die Bienen interessant machen“, sagt Smith. „Sie sammeln Pollen, bauen Nester und kümmern sich um die Kinder“. Daher hat die Evolution diese Damen mit Merkmalen ausgestattet, die mit ihrer endlosen Liste von Aufgaben vereinbar sind: starke Kiefer, die sich in Holz eingraben können; dicke, behaarte Hinterbeine, die Pollen einfangen und transportieren können; und ein scharfkantiger Stachel zur Verteidigung.
Männchen hingegen „tun nichts Nützliches, außer sich zu paaren“, sagt Smith, und haben einen entsprechend schwachen Körperbau.
Die Forscher sind sich zwar nicht sicher, wie genau diese bizarre Biene entstanden ist, aber Studien an ähnlichen Insekten könnten einige Hinweise liefern. Vor einigen Jahren analysierte ein anderes Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des Bienenexperten Benjamin Oldroyd von der Universität Sydney die Gene mehrerer gynandromorpher Honigbienen und stellte fest, dass die männlich-weiblichen Hybriden wahrscheinlich das Ergebnis eines Entwicklungsfehlers waren.
Beim Menschen wird das biologische Geschlecht durch zwei Geschlechtschromosomen bestimmt – eines von der Mutter und eines vom Vater. Die Vererbung von zwei X ergibt ein Weibchen, während ein X gepaart mit einem Y ein Männchen ergibt. Bei den Bienen ist das etwas anders. Aus allen befruchteten Eiern, die das genetische Material einer Mutter und eines Vaters enthalten, schlüpfen weibliche Bienen. Aus unbefruchteten Eiern können jedoch auch Nachkommen schlüpfen: vaterlose Männchen, die nur einen Chromosomensatz von ihrer Mutter tragen – die Hälfte dessen, was bei den Weibchen vorhanden ist. Das Geschlecht wird also durch die Menge der genetischen Information in den Zellen einer Biene bestimmt.
In sehr, sehr seltenen Fällen kann sich ein zweites Spermium in ein bereits befruchtetes Ei – ein Möchtegern-Weibchen – einschleichen und sich selbst kopieren, erklärt Oldroyd. Dadurch entstehen zwei asymmetrische Abstammungslinien, die jeweils ihre eigene Hälfte des wachsenden Embryos bevölkern: eine, die aus der Vereinigung von Eizelle und erstem Spermium hervorgeht und sich als weiblich entwickelt, und eine andere, die allein aus dem zweiten, freilaufenden Spermium hervorgeht. Da sich dieses zweite Spermium nie mit seiner eigenen Eizelle verbindet, bleibt die Chromosomenzahl in seiner Linie niedrig, so dass nur männliche Zellen entstehen.
Diese doppelten Befruchtungsereignisse scheinen zumindest einige gynandromorphe Honigbienen zu erklären, obwohl sich männlich-weibliche Hybride bei anderen Arten auch auf andere Weise manifestieren können. Eine andere Erklärung könnte darin bestehen, dass einer Zelle in einem typischen weiblichen Embryo beim Kopieren ein Fehler unterläuft und eine weibliche Zelle und eine männliche Zelle anstelle von zwei weiblichen Zellen entsteht. Diese neuen Zellen würden sich dann unabhängig voneinander teilen und zwei geschlechtlich unterschiedliche Linien hervorbringen.
Eines dieser Szenarien oder keines davon könnte sich bei der neuen Megalopta-Biene abgespielt haben, die inzwischen in den Sammlungen des STRI unsterblich gemacht wurde. Ohne das Exemplar zu sezieren und sein Genom zu analysieren, können die Forscher das nicht sagen.
Bevor die Megalopta-Biene jedoch starb, beschlossen Krichilsky und ihre Kollegen, eine andere Art von Test durchzuführen: die Beobachtung ihres täglichen Schlafzyklus. Als sie das Insekt in einen Aktivitätsmonitor steckten, stellten sie fest, dass es etwas früher aufwachte, um nach Nahrung zu suchen, als typische Männchen und Weibchen seiner Art.
Da das Team nur ein Exemplar untersuchen konnte, kann es keine eindeutigen Schlüsse über diese Verhaltensauffälligkeit ziehen. „Vielleicht ist es seltsam, weil es ein Gynandromorph ist“, sagt Smith. „
Die Ergebnisse des Teams sind jedoch schon allein deshalb bemerkenswert, weil sie überhaupt Verhaltensdaten enthalten, sagt Sydney Cameron, eine Entomologin an der University of Illinois in Urbana-Champaign, die nicht an der Studie beteiligt war. Die meisten gynandromorphen Tiere werden erst nach ihrem Tod entdeckt und in Museumssammlungen aufbewahrt, so dass man nicht weiß, wie sie sich in ihrer Umgebung und in ihren sozialen Beziehungen zu Lebzeiten zurechtgefunden haben. Obwohl dieses Exemplar nicht für alle gynandromorphen Tiere sprechen kann, so Cameron, ist sein Verhalten interessant zu dokumentieren.
Ehab Abouheif, ein Biologe an der McGill University, der nicht an der Studie beteiligt war, betont, wie wichtig es ist, gynandromorphe Tiere nicht als „Freaks der Natur“ abzutun. Arten können nur überleben und fortbestehen, wenn ihre Populationen vielfältig sind. So gesehen sind ungewöhnliche Individuen keine Fehler, die man abschreiben sollte – sie sind Futter für die Anpassung.
Viele, wenn nicht sogar die meisten, gynandromorphen Tiere sind wahrscheinlich unfruchtbar und gründen wahrscheinlich selbst keine neuen Arten. Aber Entwicklungsveränderungen, die die anatomischen Grenzen zwischen den Geschlechtern verwischen, können auch in anderen Zusammenhängen die Evolution vorantreiben, sagt Smith. Bei einigen parasitären Bienen beispielsweise haben die Weibchen viele der üblichen Merkmale verloren, die andere Arten verweiblichen, und können fast männlich erscheinen.
Diese Art von Geschlechtsfluidität kommt in der Natur „wahrscheinlich häufiger vor, als uns bewusst ist“, sagt Krichilsky. „Es gibt einige Nischen, die eher weiblich oder männlich besetzt sind. Vielleicht können sie auch etwas dazwischen besetzen oder beides – oder sie werden zu einem ganz neuen Organismus.“
Auch wenn sie ungewöhnlich sind, sind gynandromorphe Tiere „immer noch Bienen, genau wie andere Bienen“, sagt sie. „Und wir können eine Menge von ihnen lernen.“