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Para una abeja melífera, pocas cosas son más importantes que reconocer a sus compañeros de nido. Ser capaz de distinguir a un compañero de nido de un invasor podría significar la diferencia entre una colmena llena de miel y un invierno largo y magro.
Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis muestra que las abejas melíferas se basan en señales químicas relacionadas con sus comunidades microbianas intestinales compartidas, en lugar de la relación genética, para identificar a los miembros de su colonia.
“La mayoría de la gente solo presta atención a la genética de la abeja real”, dijo Yehuda Ben-Shahar, profesor de biología en Artes y Ciencias y autor correspondiente del estudio publicado el 14 de octubre de 2020 en Avances científicos. “Lo que mostramos es que es genético, pero es la genética de las bacterias”.
Las abejas melíferas reconocen y responden a las señales químicas de otras abejas que detectan a partir de compuestos de la piel conocidos como hidrocarburos cuticulares o CHC. Este estudio determinó que el perfil de CHC particular de una abeja depende de su microbioma, las bacterias que componen su comunidad microbiana intestinal, y no es algo innato o genético de la abeja solo.
“De hecho, las diferentes colonias tienen microbiomas específicos de colonias, lo que nunca se había mostrado antes”, dijo Cassondra L. Vernier, asociada postdoctoral en la Universidad de Illinois, quien obtuvo su doctorado en biología trabajando con Ben-Shahar en la Universidad de Washington.
“Las abejas están constantemente compartiendo alimentos entre sí, e intercambiando este microbioma dentro de su colonia”, dijo Vernier, primer autor del nuevo estudio.
Los coautores incluyen a Gautam Dantas, profesor de patología e inmunología y de microbiología molecular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, y Joel Levine en la Universidad de Toronto Mississauga. El trabajo se realizó en parte con abejas alojadas en Tyson Research Center, la estación de campo ambiental de la Universidad de Washington.
“La importancia de este documento es que es uno de los primeros que realmente muestra que el microbioma está involucrado en la biología social básica de las abejas melíferas, y no solo afecta su salud”, dijo Vernier. “El microbioma está involucrado en cómo funciona la colonia en su conjunto y en cómo pueden mantener las defensas del nido, en lugar de solo la defensa inmunológica dentro de un individuo”.
El microbioma influye en la comunicación
La comunidad microbiana intestinal, o microbioma, suministra vitaminas a los humanos y otros animales, ayuda a digerir los alimentos, regula la inflamación y mantiene bajo control a los microbios que causan enfermedades. Un tema de creciente interés en la investigación, los científicos han descubierto muchas formas en que el microbioma difumina las fronteras entre un huésped y sus bacterias.
Se ha descubierto que el microbioma influye en la comunicación en varios organismos diferentes, incluidos, en particular, animales grandes como las hienas.
¿Eres quien dices ser? Las abejas guardianas inspeccionan un recolector en la entrada de una colmena. Una investigación de la Universidad de Washington en St. Louis sugiere que el microbioma intestinal es fundamental para la comunicación de las abejas melíferas. Crédito: Nathan Beach
Para las abejas melíferas, este estudio muestra que el microbioma juega un papel fundamental en la definición de las señales químicas estrictamente reguladas para la pertenencia a un grupo.
Hasta hace poco, la mayoría de los científicos pensaban que las abejas identificaban a sus compañeros de nido al captar un aroma homogeneizado que reconocen de los miembros de su propia colonia, “una especie de colmena BO”, bromeó Ben-Shahar.
Las colonias de abejas suelen estar compuestas por individuos muy relacionados. Pero las señales químicas que permiten que las abejas se reconozcan no están determinadas únicamente por la genética. Los investigadores saben esto porque las abejas bebés pueden colocarse en otras colonias sin ser rechazadas, hasta una cierta edad y nivel de desarrollo.
“Tiene que ser algo que adquieran durante su vida que defina las señales de reconocimiento de sus compañeros de nido”, dijo Vernier.
Adquirido de interacciones con otras abejas
En trabajos anteriores, Vernier y Ben-Shahar demostraron que las abejas desarrollan diferentes perfiles de olor a medida que envejecen, y que las abejas guardianas responden de manera diferente a las recolectoras que regresan a la colmena en comparación con las abejas más jóvenes que nunca se han aventurado a salir.
Esa investigación estableció una relación entre el reconocimiento de compañeros de nido y la división del trabajo claramente definida y dependiente de la edad típica de las colmenas de abejas.
Solo cuando una abeja tiene la edad suficiente para interactuar con otras personas fuera de la colmena, los demás la reconocen. Esa fue una pista para los investigadores.
Las abejas guardianas inspeccionan un recolector en la entrada de una colmena. Una investigación de la Universidad de Washington en St. Louis sugiere que el microbioma intestinal es fundamental para la comunicación de las abejas melíferas. Crédito: Nathan Beach
“Si cultivas una abeja melífera de forma aislada, nunca desarrollará un microbioma completo”, dijo Vernier. “En realidad, tiene que adquirir la mayor parte de las interacciones con otras abejas”.
Para este estudio, los investigadores determinaron que las abejas recolectoras de diferentes colonias de abejas melíferas tienen diferentes comunidades microbianas intestinales y perfiles de CHC mediante la secuenciación de muestras intestinales y el análisis de extractos cuticulares. Los científicos también llevaron a cabo experimentos de fomento de colmenas cruzadas, criando grupos de abejas recién nacidas en sus propias colonias o en colonias no relacionadas.
En los experimentos de fomento, los investigadores encontraron que tanto los factores relacionados con la colonia de origen como con el huésped contribuyen a las variaciones en la comunidad microbiana intestinal general de abejas individuales. De los 14 taxones microbianos que difirieron significativamente entre los tratamientos, seis fueron similares entre las abejas que compartieron el mismo entorno de colmena mientras crecían, independientemente de la relación genética real.
Los investigadores también encontraron que podían manipular el microbioma de las abejas hermanas alimentando con diferentes microbios a las abejas recién nacidas. Además de desarrollar diferentes comunidades microbianas intestinales, las abejas también crecieron para tener diferentes perfiles de CHC.
“Eran irreconocibles para sus hermanos”, dijo Vernier. “Manipular el microbioma fue suficiente para que las abejas hermanas desarrollaran diferentes perfiles de olor”.
Lo correcto
Este nuevo trabajo es significativo en parte porque muestra un papel integral para el microbioma en las interacciones sociales diarias esenciales de las abejas melíferas, los polinizadores más importantes de la Tierra, dijeron los investigadores.
“Para las abejas, algunos de los aspectos más complejos de su comportamiento social dependen básicamente de las bacterias, ¡más que cualquier otra cosa!” Ben-Shahar dijo.
“No importa cuán emparentados estén”, dijo. “Su capacidad para decir ‘perteneces a este grupo’ depende básicamente de que obtengan las bacterias adecuadas en el momento adecuado. De lo contrario, son ciegos “.
Y la identificación de abejas es clave.
El mayor enemigo de las abejas melíferas son otras abejas.
“Durante el otoño, cuando las plantas dejan de producir néctar, hay un período de tiempo en el que el robo es muy frecuente en las colonias”, dijo Vernier. “Las abejas que roban encontrarán otras colonias, y si pueden entrar y tomar un poco de miel, volverán a sus propios nidos y harán señales: ‘Oye, ve allí. Hay un nido que no es bueno para cuidar y podemos robar su miel.
“Las abejas ladrones tomarán esa miel y dejarán que la otra colonia muera de hambre”, dijo. “Es una presión muy fuerte”.
El robo priva tanto a las abejas huésped como a las bacterias asociadas de recursos importantes, lo que puede haber sido el impulso original para formar esta asociación especial entre bacterias y animales, dijeron los investigadores.
Referencia: “El microbioma intestinal define la pertenencia a un grupo social en las colonias de abejas melíferas” por Cassondra L. Vernier, Iris M. Chin, Boahemaa Adu-Oppong, Joshua J. Krupp, Joel Levine, Gautam Dantas y Yehuda Ben-Shahar, 14 de octubre de 2020 , Avances científicos.
DOI: 10.1126 / sciadv.abd3431
