La primera comida de una abeja cortadora de hojas de alfalfa es un gran problema...

Marina Suárez 4 de agosto de 2017 <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/megachile-rotundata.jpg" "Megachile rotundata"

Una abeja cortadora de hojas de alfalfa (Megachile rotundata) visita una flor de alfalfa. Un nuevo estudio sobre la especie muestra que la dieta de la larva influye en que madure y se reproduzca en una estación o entre en la diapausa de invierno como una prepupa, reproduciéndose en la primavera siguiente. (Foto: Peggy Greb, USDA-ARS)

>Por Marina Suárez

Los padres a menudo se preocupan por lo que alimentan a sus hijos y cómo podría afectar a su futuro. Pero, salvo una desnutrición genuina, ninguna dieta o comida puede cambiar radicalmente la vida de su hijo, a menos que usted sea una abeja cortadora de hojas de alfalfa. Para estas abejas, la dieta en los primeros años de vida puede ser realmente un cambio de vida.

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Marina Suárez

Alfalfa abejas cortadoras de hojas (Megachile rotundata) toman uno de dos caminos en la vida. Algunas crecen rápido, madurando y reproduciéndose en el mismo año en que nacen. Otras crecen más lentamente, invernando como prepupa en un estado de diapausa, o latencia, y reproduciéndose en la primavera siguiente.

Pero las abejas cortadoras de hojas de alfalfa en diapausa no son genéticamente diferentes de las abejas "no-diapáticas" de maduración rápida. El camino que toma una abeja corta-hojas de alfalfa joven está en cambio determinado por su dieta en los primeros años de vida. Este fenómeno, en el que un determinado conjunto de genes puede expresarse de manera diferente (a la diapausa o no a la diapausa) en función de factores del entorno del organismo se denomina "plasticidad fenotípica". "

En una investigación publicada en julio en Environmental Entomology, los científicos del Programa de Ecología, Evolución y Biología de la Conservación (PEEC) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign investigan cómo la nutrición durante la etapa larval afecta la plasticidad de la diapausa y el comportamiento reproductivo femenino en la abeja cortadora de hojas de alfalfa. Se sabe que la nutrición regula la diapausia, así como otros rasgos fenotípicos de la plástica, en varias especies de insectos. Pero la diapausia en las abejas cortadoras de alfalfa es de particular interés porque las abejas que no tienen diapausia son un dolor de cabeza para los apicultores y los agricultores, dice la investigadora principal, Dra. Brielle Fischman, profesora visitante en los colegios de Hobart y William Smith y ex-alumna del PEEC, donde llevó a cabo esta investigación junto con los co-autores Theresa Pitts-Singer, Ph.D., y Gene Robinson, Ph.D.

Las abejas cortadoras de hojas de alfalfa son importantes polinizadores de la alfalfa, así como de cultivos como la colza y el arándano. Se crían comercialmente por sus servicios de polinización. Sin embargo, a diferencia de la abeja de la miel, que es más familiar, las abejas cortadoras de hojas de alfalfa son solitarias. Cada hembra pone huevos en su propio nido, y ella sola los provee.

Las hembras construyen nidos en pequeños agujeros o túneles excavados en madera podrida, tallos de plantas u otros sustratos. Las abejas cortadoras de hojas de alfalfa mantenidas comercialmente son típicamente provistas de "bloques de abejas" con múltiples agujeros forrados con pajillas de papel para los sitios de los nidos. Los nidos son una serie lineal de celdas dentro del túnel o de la paja. La abeja hembra pone un huevo en la celda, le suministra una bola de néctar y polen y luego utiliza un pequeño círculo cortado de una hoja para tapar la celda. La bola de néctar y polen proporcionada por la abeja madre es la única fuente de alimento para la larva de la abeja hasta que pupa y emerge del nido como abeja adulta.

Las abejas de la alfalfa no diapáticas causan problemas a los apicultores y agricultores porque cuando emergen mastican a través de las celdas de cualquier hermano diapático que se encuentra entre su celda y la salida del nido. Esto puede matar a las abejas en diapausa y propagar el hongo que causa la enfermedad. Además, los no diapacistas tienen un mal momento, desde el punto de vista del granjero. Cuando emergen más tarde en el verano, muchos cultivos han pasado el pico de floración y estas abejas a menudo se dispersan lejos de los campos de cultivo con el fin de encontrar alimento.

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Una radiografía de los nidos de abejas cortadoras de hojas de alfalfa en paja muestra las células individuales y permite a los investigadores medir la cantidad de néctar y polen que la abeja madre proporciona a las larvas. (Foto: Brielle Fischman, Ph.D.)

Fischman y sus colegas examinaron primero los nidos de abejas cortadoras de hojas de alfalfa recogidos en bloques de abejas comerciales. Sacaron las pajitas de papel que contenían la serie de celdas del bloque y las sometieron a rayos X, lo que les permitió ver el interior y medir el tamaño de la bola de provisión que se le dio a cada abeja larvaria. Los investigadores registraron entonces si cada larva se sometía o no a la diapausia y cuánto pesaba cada abeja adulta al emerger. Las larvas provistas de provisiones más grandes tenían más probabilidades de someterse a la diapausia y en general eran más pesadas.

Con otro conjunto de nidos, manipularon experimentalmente el tamaño y la calidad de las provisiones diseccionando los nidos y criando cada larva en un pequeño plato cubierto. A las larvas se les dieron bolas de provisiones con masas fijas, ya sea grandes o pequeñas, y con porcentajes variables de jalea real. (La jalea real es una sustancia secretada por las abejas melíferas; cuando producen una nueva reina, alimentan a unas pocas larvas con grandes cantidades de jalea real. Esta dieta especial hace que las larvas se conviertan en abejas reinas en lugar de obreras o zánganos). Los investigadores añadieron jalea real a las bolas de provisión de las abejas cortadoras de hojas de alfalfa con la intención de aumentar la calidad de la provisión. Luego registraron cuánto pesaba cada larva, si se sometía o no a la diapausia, y cuánto pesaba cuando emergía como adulta.

En general, las larvas con las bolas de provisión aumentadas experimentalmente pesaban más y tenían más probabilidades de someterse a la diapausia. Pero los efectos de la jalea real eran más complejos. Mientras que los investigadores añadieron jalea real a la dieta de las larvas en un esfuerzo por aumentar su calidad nutricional, parece que la jalea puede haber disminuido el valor nutricional. En general, las larvas que comieron más jalea real pesaron menos y se convirtieron en adultos más pequeños que las que no recibieron jalea real. No obstante, la jalea real parecía aumentar la probabilidad de que una larva se sometiera a la diapausia. Los investigadores creen que, en lugar de proporcionar simplemente nutrientes, los químicos de la jalea real pueden haber desencadenado los mecanismos moleculares que regulan la diapausia.

Habiendo establecido que la nutrición de las larvas afecta la probabilidad de que una abeja se someta a la diapausia y cuánto pesa de adulto, Fischman y sus colegas examinaron a continuación los efectos del peso y el estado de la diapausia en el comportamiento reproductivo de los adultos. Evaluaron abejas hembras con y sin diapausia de peso variable para ver cuánto tiempo les llevó empezar a anidar, si mantenían la propiedad de su nido y cuántas celdas construyeron. En algunos casos, a las abejas se les proporcionaron amplios agujeros para anidar; en otros, hubo una escasez de agujeros, lo que obligó a las hembras a competir por los sitios de anidación.

Las abejas hembras de alfalfa (marcadas con puntos de pintura para su identificación) luchan por un sitio de anidación. (Crédito del video: Brielle Fischman, Ph.D.)

El efecto del estado de la diapausia en el comportamiento reproductivo parecía depender de las condiciones ambientales. En un año del estudio de comportamiento, las hembras no diabéticas parecían tener una ventaja, mientras que en el segundo año, bajo diferentes condiciones climáticas y de floración de la alfalfa, esa ventaja desaparecía. En general, cuando había competencia por los sitios de los nidos, las abejas más pesadas podían expulsar mejor a las hembras intrusas de sus nidos. Los resultados de estas pruebas de comportamiento sugieren que "las abejas diapazadoras y las no diapazadoras representan variantes adultas discretas con diferentes estrategias y capacidades reproductivas"

Este estudio demuestra que la nutrición afecta la probabilidad de la diapausia en las abejas cortadoras de hojas de alfalfa, pero los autores advierten que probablemente sea sólo uno de los muchos factores que influyen en este complejo proceso. Antes de este estudio, se había demostrado una relación entre la nutrición y la diapausia en otros grupos de insectos, pero no en la clade de las abejas.

Una mejor comprensión de cómo se regula la diapausia en las abejas cortadoras de hojas de alfalfa podría permitir a los apicultores y agricultores manejar sus abejas de manera más eficiente. No es práctico para los apicultores manipular directamente las provisiones de larvas como se hizo en este estudio. Sin embargo, Fischman sugiere que plantar otras plantas con flores cerca de los campos de alfalfa puede mejorar la calidad y la cantidad de la dieta proporcionando variedad y una fuente de alimento de reserva si la floración de la alfalfa es baja.

Pero un mejor manejo de las abejas cortadoras de hojas de alfalfa no es la única motivación de los investigadores. También están interesados en cómo las diferentes especies de abejas desarrollaron diferentes rasgos y estilos de vida. "La plasticidad, o la capacidad de expresar diferentes versiones de un rasgo... es una hipótesis para saber de dónde provienen los nuevos rasgos. La idea es que los nuevos rasgos comienzan como versiones plásticas de los rasgos encontrados en una especie ancestral, pero con el tiempo una versión del rasgo se vuelve fija, por lo que los individuos de la especie siempre expresan esta versión", dice Fischman.

Las abejas Megachilidae, como las abejas cortadoras de hojas de alfalfa, están estrechamente relacionadas con Apidae, un grupo que incluye muchas especies eusociales como las abejas melíferas. Comprender cómo se regula la diapausia en una abeja solitaria puede ser un hilo importante para desenredar el proceso por el que evolucionaron los insectos eusociales. La "hipótesis de la planta de la diapausa" propone que los mecanismos que intervienen en la regulación de la diapausa en las especies solitarias se "repusieron" durante la evolución de la eusocialidad para determinar la casta (reina frente a obrera). Los efectos de la nutrición larvaria documentados en este estudio apoyan esta hipótesis.

La única comida de polen y néctar que una abeja madre de la alfalfa proporciona a su descendencia afectará prácticamente a todos los aspectos de su vida. Los padres humanos deberían estar agradecidos de que la comida ocasional de comida rápida o de pizza congelada que damos a nuestros hijos cuando estamos abrumados no tiene las mismas consecuencias. </"Regulación nutricional de la plasticidad fenotípica en una abeja solitaria (Himenópteros)": Megachilidae)"

>>strong>Environmental Entomology

>Marina Suárez es una antigua endocrinóloga aviar que ahora estudia el desarrollo y el comportamiento de dos humanos jóvenes en el alto desierto del oeste de Colorado. Cuando no está manejando sus temas de investigación, escribe sobre ciencia y naturaleza. Puedes leer su trabajo en sus blogs Pica Hudsonia y The Citizen Biologist o seguirla en Twitter en @mswettwalker.

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