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El nuevo sistema de laboratorio permite a los investigadores explorar las vidas secretas de las reinas
IMAGEN: LOS INVESTIGADORES DEL INSTITUTO CARL R. WOESE DE BIOLOGÍA GENÓMICA DE LA UNIVERSIDAD DE ILLINOIS UTILIZARON PEINES DE MIEL DE PLÁSTICO IMPRESOS EN 3D ESPECIALMENTE DESARROLLADOS QUE IMITAN EL ENTORNO DE LA COLMENA PARA ... ver más
CRÉDITO: BEE RESEARCH FACILITY, UNIVERSIDAD DE ILLINOIS
Más de una década después de la identificación del trastorno de colapso de colonias, un fenómeno marcado por la pérdida generalizada de colonias de abejas, los científicos aún están trabajando para desentrañar el complejo problema ecológico de cómo mitigar las pérdidas actuales de las abejas y otras especies polinizadoras. Una ayuda muy necesaria en este esfuerzo son las formas más eficientes de rastrear los impactos específicos en la salud de las abejas. Para abordar esta necesidad, un grupo de investigadores de Illinois ha establecido un método basado en laboratorio para rastrear la fertilidad de las reinas.
Los co-primeros autores Julia Fine y Hagai Shpigler, ambos investigadores postdoctorales de la Universidad de Illinois, trabajaron con otros en el laboratorio del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica y el Profesor Swanlund de Entomología Gene Robinson para establecer una configuración de laboratorio que imitaría los aspectos clave del entorno de la colmena y permitiría la puesta de huevos por parte de las reinas que viven con pequeños grupos de abejas obreras. El sistema resultante, descrito en PLOS UNO , les permitió explorar la relación entre la nutrición del trabajador y la fertilidad de la reina.
"La idea de que la nutrición de la abeja de la miel influye en las métricas de reproducción de las colonias se demostró anteriormente, pero aquí examinamos una historia antigua con nuevas herramientas", dijo Fine. "Pudimos obtener una imagen más clara de cómo la nutrición puede afectar la relación entre los trabajadores de las abejas y las reinas y cómo esto puede afectar la producción de huevos de la reina".
Las poblaciones de muchas especies polinizadoras han estado disminuyendo en los Estados Unidos y en todo el mundo. Los estudios de los factores que influyen en las colmenas de abejas silvestres y manejadas han identificado cuatro factores principales que influyen en la salud: parásitos, patógenos, pesticidas y mala nutrición. Estos factores pueden influir unos en otros. Por ejemplo, los parásitos pueden propagar patógenos, como lo hacen las pulgas en las personas, mientras que una mala nutrición puede aumentar la probabilidad de forrajeo en fuentes de alimentos contaminados.
La producción de huevos es un aspecto vital de la función de la colonia de abejas. Las reinas ponen huevos que eclosionan en las miles de abejas obreras que mantienen funcionando la colonia, así como machos y reinas jóvenes para permitir que la colonia se propague. Pero en el oscuro y bullicioso interior de una colmena estándar, es un desafío monitorear la puesta de huevos o evaluar los impactos de los factores ambientales.
"La puesta de huevos se produce en la oscuridad de una colmena ocupada por miles de trabajadores y, por lo tanto, es difícil de rastrear", dijo Shpigler. "La puesta de huevos de la reina nunca se estudió fuera de la colonia; el mayor desafío fue dar a las reinas las condiciones adecuadas para la puesta de huevos continua fuera de las condiciones naturales".
Para trasladar con éxito la productividad de la reina al laboratorio, los investigadores se centraron en lo esencial de su entorno natural. Desarrollaron un panal de miel de plástico impreso en 3D que refinaron para imitar lo que una reina experimentaría en la colmena, lo que aseguró que el entorno de la jaula pudiera controlarse cuidadosamente y mantenerse libre de pesticidas. También proporcionaron a cada reina un pequeño grupo de abejas obreras para alimentar y apoyar a la reina; Este elemento se convirtió en la inspiración para sus primeros experimentos con el nuevo sistema.
"Las reinas de abejas solo ingieren alimentos en forma de secreciones glandulares proporcionadas por los cuidadores de sus trabajadores, y no se sabe si las reinas ponen huevos sin el apoyo de sus abejas obreras", dijo Fine. "Cuanto más trabajamos en este sistema, más se hizo evidente que la forma más fácil de influir en la reina era influir primero en las abejas obreras que la cuidan. Una vez que identificamos esta estrategia, diseñar experimentos efectivos se hizo más fácil".
Fine, Shpigler y sus coautores proporcionaron a cada grupo de abejas enjauladas solución de miel, agua y sacarosa, pero variaron la fuente de grasa y proteína: algunas se alimentaron con una pasta de miel y una cantidad baja o alta de flores. el polen, mientras que otros fueron alimentados con pan de abeja, una mezcla de polen, miel y secreciones producidas por abejas obreras que conservan y fermentan el polen. Los investigadores observaron cómo el comportamiento de la puesta de huevos en la reina se vio influenciado por el tipo de dieta que se alimentaba a los trabajadores que la cuidaban.
Descubrieron que cuando un grupo de trabajadores se alimentaba con pasta de polen, era probable que la reina a la que asistían aumentara sus huevos en el ambiente del laboratorio más que una reina a la que asistían los trabajadores alimentados con pan de abeja. Esta diferencia fue más notable cuando se utilizó la pasta de polen de menor porcentaje, pero persistió incluso en las abejas alimentadas con la pasta de polen más rica.
Los resultados afirmaron la importancia de la nutrición para la productividad de la reina, además de demostrar la utilidad potencial de la configuración del laboratorio para investigar otros factores que afectan el comportamiento y la salud de la reina.
"El efecto de la nutrición ... fue nuestro primer uso exitoso del sistema, que nos da la esperanza de tener más éxito en el futuro", dijo Shpigler. "Los resultados muestran muy bien cómo la colonia de abejas de miel funciona como un solo cuerpo, con sistemas digestivos y reproductivos compartidos. Los trabajadores son los que comen los alimentos y el efecto está en la puesta de huevos de la reina: ¡el superorganismo en acción!"
"Ha sido emocionante ver el tipo de datos cuantitativos que podemos generar con este sistema usando menos recursos en relación con los estudios que utilizan colonias de abejas de miel de tamaño completo", dijo Fine. "Eventualmente, esperamos que este sistema se pueda adaptar como una herramienta de evaluación de riesgos para identificar otros factores que influyen positiva y negativamente en la reproducción de las abejas de miel ... existe una necesidad inmediata de un sistema de laboratorio que pueda usarse para evaluar cuantitativamente los riesgos para la miel. Abeja reina de la salud y la reproducción ".
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El trabajo fue apoyado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa; un coautor también recibió el apoyo de LifeFoundry Inc.
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