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¿Cómo controlan la reproducción de las obreras las reinas de las abejas sin aguijón?

Un nuevo estudio se contrapone a la visión de la castración forzada de las obreras a cargo de la reina.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo

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IMAGE: Study contradicts the view that worker bees are forcibly castrated by the queen among the 600-odd species of stingless bees widely distributed in tropical and subtropical regions of the world.... view more 

Credit: Túlio Nunes / University of São Paulo

Las razones de la organización y el funcionamiento de las colonias de insectos sociales constituyen un tema de estudio y de fascinación de los científicos desde los tiempos de Charles Darwin (1809-1882), quien investigó con la ayuda de sus cinco hijos las colmenas de abejas cercanas a su casa en Kent, en Inglaterra.

Instigados por la teoría de la evolución, desde ese entonces investigadores han examinado minuciosamente los más variados aspectos de la vida de las abejas. Hace décadas descubrieron que en muchas especies de abejas melíferas europeas (del género Apis), por ejemplo, en las colmenas donde hay reinas jóvenes y sanas que ponen huevos regularmente, éstas emplean unos compuestos químicos denominados feromonas para inhibir la reproducción de las obreras.

De este modo, las obreras se abocarán fundamentalmente al cuidado de los hijos de las reinas y no de los suyos. En los casos en que las reinas envejecen, se enferman o se mueren, en ausencia de esta feromona, obreras especializadas generan nuevos zánganos que fecundarán a las ninfas, que se convertirán así en futuras reinas.

"Un tema importante en el estudio de los insectos sociales consiste en entender cómo hacen para resolver sus conflictos dentro de las colonias, especialmente los conflictos de interés reproductivos. En algunas especies de abejas, las obreras son capaces de generar zánganos, pero tal adaptación podría generar un conflicto entre la reina y las obreras para ver cuál de ellas genera zánganos", dijo el biólogo Túlio Marcos Nunes.

El investigador, quien realizó su posdoctorado en el Departamento de Física y Química de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto (FCFRP), de la Universidad de São Paulo, es el primer autor de un trabajo publicado en Nature Ecology & Evolution, en el cual se apunta a responder si esta adaptación también existe entre las aproximadamente 600 especies de abejas sin aguijón (la tribu Meliponini), distribuidas por las regiones tropicales y subtropicales del planeta.

"El conflicto surge como resultado de la relación genética diferenciada entre los hijos de las reinas y los hijos de las obreras. Para las obreras, es más interesante desde el punto de vista evolutivo generar hijos propios [con los cuales están relacionadas genéticamente en un 50%] que cuidar a los hijos de la reina [con los cuales tienen una relación genética del 25%]", dijo Nunes.

El investigador responsable de este estudio es el supervisor de Nunes, el profesor Norberto Peporine Lopes, jefe del Núcleo de Investigación en Productos Naturales y Sintéticos de la FCFRP y coordinador del Proyecto Temático intitulado "Metabolismo y distribución de xenobióticos naturales y sintéticos", que cuenta con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (FAPESP).

Peporine Lopes explica que la investigación apuntó a investigar si el comportamiento observado (obreras que no ponen huevos en presencia de la reina) es positivo desde el punto de vista genético para las obreras. A los compuestos que indican la presencia de la reina en el nido se los denomina señales de la reina.

"Si este comportamiento es negativo para la obrera, es decir, en caso de que ésta obtuviera un mayor retorno genético al poner huevos y se le estuviera impidiendo hacerlo químicamente, en este caso es una feromona de castración", dijo.

Las abejas melíferas europeas constituyen un ejemplo claro de castración química, y en este trabajo se intentó responder si en el caso de las abejas sin aguijón se trataba de castración o de señalización.

Para ello, los investigadores trabajaron con 23 especies de abejas sin aguijón. Unas pocas ya estaban presentes en el llamado meliponario (un criadero de abejas sin aguijón) de la FCFRP. A las otras las recolectó Nunes en el campo; en Brasil y también en Australia. Las colonias generalmente se ubican en agujeros de troncos o dentro de troncos caídos en el bosque.

Fue preciso abrir los troncos, ubicar a las colonias y ponerlas dentro de cajas para transportarlas. "Pese a que no poseen aguijón, saben defenderse. Muerden, depositan resina y algunas especies expelen ácido fórmico en altas concentraciones", dijo Nunes.

Las 23 especies estudiadas quedaron divididas en tres categorías: especies cuyas obreras son estériles y nunca ponen huevos (cuatro especies), especies en las cuales las obreras siempre ponen huevos, aun en presencia de la reina (14), y especies cuyas obreras ponen huevos solamente en colonias donde la reina está ausente (tres). Esta última categoría difiere de las otras por el hecho de que las obreras reaccionan a la presencia de la reina no activando sus ovarios.

La investigación se llevó a cabo en dos frentes. Los científicos intentaron primeramente entender cómo se concretó la evolución del comportamiento reproductivo de las obreras en presencia o en ausencia de la reina. Asimismo, procuraron descubrir cuál o cuáles serían los compuestos químicos responsables de la señalización de las reinas hacia las obreras.

El comportamiento reproductivo de las obreras de 21 especies era conocido de antemano, pues se encuentra descrito en la literatura científica. De las otras dos, Lestrimelitta limao y Plebeia minima, Nunes y su colegas establecieron tres colonias de cada una en el mencionado meliponario.

Se observó el comportamiento de las obreras fértiles diariamente a lo largo de tres meses con la presencia de la reina en las colmenas. Posteriormente, una vez retirada la reina, se realizó un seguimiento durante otros tres meses. "Cuando retiramos a la reina del nido, las obreras empiezan a poner huevos", dijo Nunes.

Castración química

Con respecto a las feromonas, se analizaron los hidrocarburos cuticulares que produce la reina. Son las feromonas que emplea en la señalización química dirigida a las obreras. Se detectaron 128 compuestos químicos distintos.

"Los hidrocarburos cuticulares son feromonas o señalizadores químicos. Son ceras no volátiles, es decir que no se dispersan en el aire. Logramos mapear dónde están esas sustancias en el cuerpo de la reina. Y están fundamentalmente en la cabeza. De allí se desprende la conclusión que indica que la señalización química entre la reina y las obreras fértiles sólo puede ocurrir mediante el contacto físico entre ellas", dijo Peporine Lopes.

En las tres especies en las cuales se observó esto, Friesella schrottkyi, Leurotrigona muelleri y Plebeia lucii, las obreras fértiles empezaron a poner huevos cuando se sacó a la reina del nido.

"La conclusión a la que se arriba entonces es que las obreras de esas especies no fueron castradas químicamente por la reina. La presencia de la señal química de la reina desestimula la ovulación de las obreras", dijo Peporine Lopes.

Nunes comenta que luego se mapeó ese comportamiento reproductivo de las obreras a lo largo de la evolución, para saber cómo era el comportamiento ancestral de las abejas sin aguijón.

"Pudimos inferir así que la modulación de la esterilidad de las obreras como respuesta a la feromona de la reina [o a la presencia o a la ausencia de la reina] evolucionó de manera independiente al menos tres veces, en los linajes que resultaron en las especies F. schrottkyi, L. muelleri y P. lucii", dijo.

"Lo que yo creo que es importante en este trabajo es que establece un contrapunto con la visión tradicional de la castración forzada de las obreras por parte de la reina. Por eso logramos que salga en una publicación de Nature", dijo Peporine Lopes.

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Sobre la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (FAPESP)

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