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

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

Marina Su谩rez 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 estaci贸n o entre en la diapausa de invierno como una prepupa, reproduci茅ndose en la primavera siguiente. (Foto: Peggy Greb, USDA-ARS)

>Por Marina Su谩rez

Los padres a menudo se preocupan por lo que alimentan a sus hijos y c贸mo podr铆a afectar a su futuro. Pero, salvo una desnutrici贸n 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 a帽os de vida puede ser realmente un cambio de vida.

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Marina Su谩rez

Alfalfa abejas cortadoras de hojas (Megachile rotundata) toman uno de dos caminos en la vida. Algunas crecen r谩pido, madurando y reproduci茅ndose en el mismo a帽o en que nacen. Otras crecen m谩s lentamente, invernando como prepupa en un estado de diapausa, o latencia, y reproduci茅ndose en la primavera siguiente.

Pero las abejas cortadoras de hojas de alfalfa en diapausa no son gen茅ticamente diferentes de las abejas "no-diap谩ticas" de maduraci贸n r谩pida. El camino que toma una abeja corta-hojas de alfalfa joven est谩 en cambio determinado por su dieta en los primeros a帽os de vida. Este fen贸meno, en el que un determinado conjunto de genes puede expresarse de manera diferente (a la diapausa o no a la diapausa) en funci贸n de factores del entorno del organismo se denomina "plasticidad fenot铆pica". "

En una investigaci贸n publicada en julio en Environmental Entomology, los cient铆ficos del Programa de Ecolog铆a, Evoluci贸n y Biolog铆a de la Conservaci贸n (PEEC) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign investigan c贸mo la nutrici贸n 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 nutrici贸n regula la diapausia, as铆 como otros rasgos fenot铆picos de la pl谩stica, en varias especies de insectos. Pero la diapausia en las abejas cortadoras de alfalfa es de particular inter茅s 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 llev贸 a cabo esta investigaci贸n 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, as铆 como de cultivos como la colza y el ar谩ndano. Se cr铆an comercialmente por sus servicios de polinizaci贸n. Sin embargo, a diferencia de la abeja de la miel, que es m谩s 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 peque帽os agujeros o t煤neles excavados en madera podrida, tallos de plantas u otros sustratos. Las abejas cortadoras de hojas de alfalfa mantenidas comercialmente son t铆picamente provistas de "bloques de abejas" con m煤ltiples agujeros forrados con pajillas de papel para los sitios de los nidos. Los nidos son una serie lineal de celdas dentro del t煤nel o de la paja. La abeja hembra pone un huevo en la celda, le suministra una bola de n茅ctar y polen y luego utiliza un peque帽o c铆rculo cortado de una hoja para tapar la celda. La bola de n茅ctar y polen proporcionada por la abeja madre es la 煤nica 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 diap谩ticas causan problemas a los apicultores y agricultores porque cuando emergen mastican a trav茅s de las celdas de cualquier hermano diap谩tico 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. Adem谩s, los no diapacistas tienen un mal momento, desde el punto de vista del granjero. Cuando emergen m谩s tarde en el verano, muchos cultivos han pasado el pico de floraci贸n y estas abejas a menudo se dispersan lejos de los campos de cultivo con el fin de encontrar alimento.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/nest-board-x-ray.jpg" "radiograf铆a del nido"

Una radiograf铆a de los nidos de abejas cortadoras de hojas de alfalfa en paja muestra las c茅lulas individuales y permite a los investigadores medir la cantidad de n茅ctar 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 conten铆an la serie de celdas del bloque y las sometieron a rayos X, lo que les permiti贸 ver el interior y medir el tama帽o de la bola de provisi贸n que se le dio a cada abeja larvaria. Los investigadores registraron entonces si cada larva se somet铆a o no a la diapausia y cu谩nto pesaba cada abeja adulta al emerger. Las larvas provistas de provisiones m谩s grandes ten铆an m谩s probabilidades de someterse a la diapausia y en general eran m谩s pesadas.

Con otro conjunto de nidos, manipularon experimentalmente el tama帽o y la calidad de las provisiones diseccionando los nidos y criando cada larva en un peque帽o plato cubierto. A las larvas se les dieron bolas de provisiones con masas fijas, ya sea grandes o peque帽as, y con porcentajes variables de jalea real. (La jalea real es una sustancia secretada por las abejas mel铆feras; 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 z谩nganos). Los investigadores a帽adieron jalea real a las bolas de provisi贸n de las abejas cortadoras de hojas de alfalfa con la intenci贸n de aumentar la calidad de la provisi贸n. Luego registraron cu谩nto pesaba cada larva, si se somet铆a o no a la diapausia, y cu谩nto pesaba cuando emerg铆a como adulta.

En general, las larvas con las bolas de provisi贸n aumentadas experimentalmente pesaban m谩s y ten铆an m谩s probabilidades de someterse a la diapausia. Pero los efectos de la jalea real eran m谩s complejos. Mientras que los investigadores a帽adieron 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 m谩s jalea real pesaron menos y se convirtieron en adultos m谩s peque帽os que las que no recibieron jalea real. No obstante, la jalea real parec铆a aumentar la probabilidad de que una larva se sometiera a la diapausia. Los investigadores creen que, en lugar de proporcionar simplemente nutrientes, los qu铆micos de la jalea real pueden haber desencadenado los mecanismos moleculares que regulan la diapausia.

Habiendo establecido que la nutrici贸n de las larvas afecta la probabilidad de que una abeja se someta a la diapausia y cu谩nto pesa de adulto, Fischman y sus colegas examinaron a continuaci贸n 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 cu谩nto tiempo les llev贸 empezar a anidar, si manten铆an la propiedad de su nido y cu谩ntas celdas construyeron. En algunos casos, a las abejas se les proporcionaron amplios agujeros para anidar; en otros, hubo una escasez de agujeros, lo que oblig贸 a las hembras a competir por los sitios de anidaci贸n.

Las abejas hembras de alfalfa (marcadas con puntos de pintura para su identificaci贸n) luchan por un sitio de anidaci贸n. (Cr茅dito del video: Brielle Fischman, Ph.D.)

El efecto del estado de la diapausia en el comportamiento reproductivo parec铆a depender de las condiciones ambientales. En un a帽o del estudio de comportamiento, las hembras no diab茅ticas parec铆an tener una ventaja, mientras que en el segundo a帽o, bajo diferentes condiciones clim谩ticas y de floraci贸n de la alfalfa, esa ventaja desaparec铆a. En general, cuando hab铆a competencia por los sitios de los nidos, las abejas m谩s pesadas pod铆an 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 nutrici贸n afecta la probabilidad de la diapausia en las abejas cortadoras de hojas de alfalfa, pero los autores advierten que probablemente sea s贸lo uno de los muchos factores que influyen en este complejo proceso. Antes de este estudio, se hab铆a demostrado una relaci贸n entre la nutrici贸n y la diapausia en otros grupos de insectos, pero no en la clade de las abejas.

Una mejor comprensi贸n de c贸mo se regula la diapausia en las abejas cortadoras de hojas de alfalfa podr铆a permitir a los apicultores y agricultores manejar sus abejas de manera m谩s eficiente. No es pr谩ctico 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 floraci贸n de la alfalfa es baja.

Pero un mejor manejo de las abejas cortadoras de hojas de alfalfa no es la 煤nica motivaci贸n de los investigadores. Tambi茅n est谩n interesados en c贸mo 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 hip贸tesis para saber de d贸nde provienen los nuevos rasgos. La idea es que los nuevos rasgos comienzan como versiones pl谩sticas de los rasgos encontrados en una especie ancestral, pero con el tiempo una versi贸n del rasgo se vuelve fija, por lo que los individuos de la especie siempre expresan esta versi贸n", dice Fischman.

Las abejas Megachilidae, como las abejas cortadoras de hojas de alfalfa, est谩n estrechamente relacionadas con Apidae, un grupo que incluye muchas especies eusociales como las abejas mel铆feras. Comprender c贸mo 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 "hip贸tesis de la planta de la diapausa" propone que los mecanismos que intervienen en la regulaci贸n de la diapausa en las especies solitarias se "repusieron" durante la evoluci贸n de la eusocialidad para determinar la casta (reina frente a obrera). Los efectos de la nutrici贸n larvaria documentados en este estudio apoyan esta hip贸tesis.

La 煤nica comida de polen y n茅ctar que una abeja madre de la alfalfa proporciona a su descendencia afectar谩 pr谩cticamente a todos los aspectos de su vida. Los padres humanos deber铆an estar agradecidos de que la comida ocasional de comida r谩pida o de pizza congelada que damos a nuestros hijos cuando estamos abrumados no tiene las mismas consecuencias. </"Regulaci贸n nutricional de la plasticidad fenot铆pica en una abeja solitaria (Himen贸pteros)": Megachilidae)"

>>strong>Environmental Entomology

>Marina Su谩rez es una antigua endocrin贸loga aviar que ahora estudia el desarrollo y el comportamiento de dos humanos j贸venes en el alto desierto del oeste de Colorado. Cuando no est谩 manejando sus temas de investigaci贸n, 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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