Una mirada interna a c贸mo se descubri贸 la verdadera dieta del 谩caro de la Varroa

Una mirada interna a c贸mo se descubri贸 la verdadera dieta del 谩caro de la Varroa

21 de febrero de 2019 1<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/lt-sem-bee-with-mite.jpg" "Abeja LT-SEM con 谩caro"

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En esta imagen coloreada de una abeja de la miel, tomada a trav茅s de un microscopio electr贸nico de barrido a baja temperatura, se puede ver un 谩caro Varroa (flecha) metido entre los segmentos abdominales de la abeja. (Fotograf铆a: USDA-ARS, Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal, Beltsville, Maryland)

Por el Dr. Gary Bauchan, con el Dr. Ron Ochoa, Joe Mowery, Chris Pooley, y Dennis vanEngelsdorp, Ph.D.

Varroa destructor, un 谩caro que se alimenta de abejas de la miel, es el mayor impulsor individual del declive de la salud de las abejas de la miel a nivel mundial. Durante a帽os, se les dijo a los cient铆ficos y a los apicultores que el 谩caro Varroa se alimenta de hemolinfa (la sangre de la abeja) bas谩ndose en investigaciones cient铆ficas realizadas hace mucho tiempo. Sin embargo, para nuestro equipo de investigaci贸n dirigido por el Dr. Samuel Ramsey, esto no ten铆a sentido, ya que el sistema digestivo y las piezas bucales del 谩caro no parec铆an estar estructuradas adecuadamente para alimentarse de sangre. Sus parientes evolutivos m谩s cercanos tampoco se alimentaban de sangre. Como se帽al贸 el experto en la cr铆a de insectos Allen Cohen, Ph.D., incluso sus excrementos estaban mal para que se alimentaran de sangre.

Entonces, 驴c贸mo y de qu茅 se alimentan exactamente estos 谩caros? Nuestro descubrimiento est谩 documentado en un art铆culo publicado a finales de enero en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ramsey, entonces un estudiante de doctorado de Dennis vanEngelsdorp, Ph.D., en la Universidad de Maryland, College Park, comenz贸 su investigaci贸n con una simple pregunta: 驴Los 谩caros se alimentan en un solo lugar? Si los 谩caros pueden alimentarse en cualquier lugar de las abejas de la miel (Apis mellifera) como una lata de garrapatas en una persona, entonces es probable que se alimenten de un tejido disponible en todo el cuerpo de la abeja (como la hemolinfa). Sin embargo, si los 谩caros se alimentan s贸lo en un lugar, tal vez se alimentan de un tejido espec铆fico de ese lugar. De 104 observaciones, los 谩caros de las abejas adultas se encontraron aliment谩ndose s贸lo por debajo de las placas abdominales de su hu茅sped. En otros lugares donde se encontraron 谩caros, como en el t贸rax, no se detectaron se帽ales de alimentaci贸n. Ramsey consider贸 que este podr铆a ser su sitio de alimentaci贸n pero sab铆a que necesitar铆a algo de ayuda para probarlo.

Esto llev贸 a Ramsey a la oficina del Dr. Ron Ochoa, entom贸logo investigador del Laboratorio de Entomolog铆a Sistem谩tica y de la Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal (ECMU) del Servicio de Investigaci贸n Agr铆cola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-ARS) en Beltsville, Maryland, y el principal experto en 谩caros del USDA-ARS. Adem谩s de la idea de que los 谩caros Varroa s贸lo se alimentan de la hemolinfa de las larvas y pupas en desarrollo, los investigadores se preguntaban si los 谩caros se alimentan de abejas adultas en absoluto. Algunos ya hab铆an concluido que la alimentaci贸n s贸lo se produce en las abejas inmaduras porque nunca hemos visto heridas de alimentaci贸n en las abejas adultas y porque hace tiempo que nos referimos a la etapa de vida de los 谩caros que se encuentran en las abejas adultas como "f贸rica", un t茅rmino que denota una etapa de no alimentaci贸n que utiliza otro organismo como modo de tr谩nsito.

Gary Bauchan, Ph.D., director de la ECMU, Ochoa, y Ramsey usaron nitr贸geno l铆quido para congelar instant谩neamente abejas de la miel que ten铆an 谩caros en la regi贸n donde Ramsey propuso que se estaba alimentando. La posici贸n exacta de los 谩caros en las abejas de la miel se fotografi贸 en un microscopio electr贸nico de barrido de baja temperatura (LT-SEM). Las abejas congeladas fueron retiradas del LT-SEM y los 谩caros se desprendieron cuidadosamente de las abejas. Durante este proceso, Ramsey monitore贸 el tiempo de exposici贸n de Ochoa al nitr贸geno l铆quido para evitar quemarse mientras retiraba los 谩caros de las abejas congeladas, un proceso manual que deb铆a hacerse en aproximadamente 10 segundos. Las abejas se devolvieron al LT-SEM y se tom贸 una imagen del lugar donde se encontraba el 谩caro.

El 谩caro se presiona tan fuertemente a la suave membrana entre las placas abdominales de la abeja que deja una impresi贸n distintiva de sus patas y palpos y una herida en forma de boca en la membrana. Adem谩s, en este lugar de alimentaci贸n, la ambulacra (almohadillas para los pies) de las patas delanteras permanec铆a pegada a la membrana de la abeja, lo que nos permit铆a orientarnos r谩pidamente a la posici贸n del cuerpo del 谩caro con respecto al de la abeja. Repitimos este procedimiento 10 veces para probar que era aqu铆 donde se alimentaban los 谩caros.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/lt-sem-mite-wound-on-bee.jpg" "谩caro LT-SEM herido en la abeja"

En esta imagen coloreada tomada a trav茅s de un microscopio electr贸nico de barrido a baja temperatura, se puede ver la impresi贸n del 谩caro Varroa dejada en la pared abdominal de una abeja. Las flechas blancas identifican las almohadillas de los pies del 谩caro que permanecieron adheridas tras la eliminaci贸n del 谩caro. La flecha negra identifica el lugar de alimentaci贸n del 谩caro. (Fotograf铆a: USDA-ARS, Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal, Beltsville, Maryland)

Una secci贸n longitudinal a trav茅s de una fractura por congelaci贸n directamente a trav茅s de la abeja y su 谩caro adherido confirm贸 en detalle que las piezas bucales relativamente cortas (200 micras) de Varroa llegan a descansar justo dentro de la abeja, que es un 谩rea rodeada de tejido corporal graso y hemolinfa, dej谩ndonos con la conclusi贸n de que los 谩caros se est谩n alimentando de abejas adultas. Adem谩s nos sugiri贸 que los 谩caros podr铆an estar aliment谩ndose de un 贸rgano denso en nutrientes llamado cuerpo graso, que es an谩logo al h铆gado de los mam铆feros.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/lt-sem-cross-section-of-mite-on-bee.%20jpg" "LT-SEM secci贸n transversal del 谩caro en la abeja"

Esta imagen longitudinal de fractura por congelaci贸n, tomada a trav茅s de un microscopio electr贸nico de barrido a baja temperatura, revela una secci贸n transversal de un 谩caro Varroa (rojo) entre los segmentos abdominales de una abeja de la miel. (Fotograf铆a: USDA-ARS, Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal, Beltsville, Maryland)

Para determinar si el cuerpo graso se estaba consumiendo, el equipo tuvo que echar un vistazo m谩s de cerca. Joe Mowery, cient铆fico de apoyo de la ECMU, y Ramsey recogieron y prepararon los espec铆menes pegando el 谩caro alimentador a la abeja con pegamento de cianocrilato antes de su procesamiento. Luego se obtuvieron secciones ultrafinas y se estudiaron con un microscopio electr贸nico de transmisi贸n (TEM). Se detectaron pruebas claras de que los 谩caros estaban descomponiendo y eliminando el tejido del cuerpo graso mediante la digesti贸n extraoral (y creando un punto de entrada para las colonias de microbios).

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/semi-thin-section-of-mite-on-bee.jpg" "secci贸n semifina del 谩caro en la abeja"

Esta imagen de microscopio de campo brillante de secci贸n semifina muestra un 谩caro Varroa entre los segmentos abdominales de una abeja, as铆 como el lugar de la herida y los cuerpos grasos. (Foto: USDA-ARS, Unidad de Microscopia Electr贸nica y Confocal, Beltsville, Maryland)

Aunque la observaci贸n y la microscopia electr贸nica hab铆an producido claras evidencias de la alimentaci贸n de los cuerpos grasos, la investigaci贸n se dirigi贸 a Connor Gulbronson, Ph.D., becario posdoctoral del Oak Ridge Institute for Science and Education en la Unidad de Investigaci贸n de Plantas Florales y de Vivero del USDA-ARS (ubicada dentro de la ECMU), y su experiencia en fluorescencia y microscop铆a confocal para determinar si el cuerpo graso es el principal tejido consumido. Ramsey gener贸 una dieta que conten铆a dos biosanciones fluorescentes para etiquetar la hemolinfa de la abeja (amarilla) y el cuerpo de grasa (roja). Gulbronson desarroll贸 protocolos para blanquear los exoesqueletos de los 谩caros, permitiendo que las estructuras internas sean fotografiadas.

Las abejas con sus interiores brillantes fueron expuestas a la hambrienta Varroa. Gulbronson y Ramsey tomaron im谩genes de 谩caros con sistemas digestivos fluorescentes de color rojo brillante con muy poca fluorescencia discernible en el rango amarillo. Para asegurarse de que las manchas biol贸gicas estaban ti帽endo los tejidos correctos, cada abeja fue diseccionada y se le tom贸 una imagen para compararla con la fluorescencia dentro de los 谩caros. Este trabajo proporcion贸 la evidencia m谩s clara hasta ahora de que los 谩caros estaban consumiendo principalmente tejido corporal graso.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/fluorescent-mite-with-bee-fat-body-consumed.jpg" "谩caro fluorescente con cuerpo graso de abeja consumido"

En esta imagen de microscopio fluorescente de un 谩caro Varroa, el cuerpo graso consumido por el 谩caro est谩 etiquetado mediante una mancha fluorescente roja dentro del intestino de un 谩caro disecado. (USDA-ARS, Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal, Beltsville, Maryland)

Todas las facetas de este proyecto se hab铆an alineado apuntando a una conclusi贸n, pero Ramsey quer铆a estar seguro de que este tejido claramente consumido en las abejas adultas era el mismo tejido consumido en las larvas y pupas en desarrollo. Para determinar esta relaci贸n, Ramsey desarroll贸 un novedoso sistema de cr铆a in vitro, que imitaba las celdas de cr铆a en las que se desarrollan las abejas mel铆feras inmaduras, y construy贸 pupas se帽uelo para imitar al hu茅sped del 谩caro. Esto permiti贸 a Ramsey y a los t茅cnicos de laboratorio Judith Joklik y David Lim emprender la tediosa tarea de alimentar a los 谩caros con dietas compuestas de los diferentes tejidos de inter茅s.

Los 谩caros alimentados exclusivamente con hemolinfa de abeja de miel murieron de hambre r谩pidamente y produjeron muy pocos huevos, no diferentes del grupo de control al que no se le dio ning煤n alimento. Sin embargo, los 谩caros alimentados exclusivamente con grasa corporal sobrevivieron sustancialmente mejor que todos los dem谩s tratamientos y produjeron muchos m谩s huevos. Estos descubrimientos proporcionaron al estudio la 煤ltima l铆nea de evidencia necesaria para decir de manera concluyente que Varroa no se alimentan de sangre sino de grasa.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/mite-feeding-setup.%20jpg" "configuraci贸n de alimentaci贸n de los 谩caros"

Los investigadores que estudiaron el comportamiento alimentario del 谩caro Varroa destructor idearon un sistema de cr铆a in vitro que imitaba las c茅lulas de cr铆a de las abejas mel铆feras (Apis mellifera) con pupas se帽uelo en su interior para alimentar a los 谩caros con hemolinfa y tejido corporal graso. (Foto originalmente publicada en Ramsey et al 2019, Proceedings of the National Academy of Sciences. Reproducido con permiso.)

Colectivamente, este enfoque multidisciplinario de ensayos de alimentaci贸n, an谩lisis de observaci贸n y varias tecnolog铆as de microscop铆a gener贸 un cambio de paradigma en nuestra comprensi贸n de c贸mo, d贸nde y qu茅 obtiene el 谩caro Varroa cuando parasita a las abejas mel铆feras hospederas. Esta investigaci贸n proporciona un camino para el desarrollo de estrategias para controlar esta importante plaga de abejas de la miel en todo el mundo.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/usda-ars-varroa-team.jpg" "USDA-ARS Varroa team"

Miembros del equipo de investigaci贸n de la Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal (ECMU) Varroa del Servicio de Investigaci贸n Agr铆cola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-ARS). De pie (de izquierda a derecha): Chris Pooley, especialista en inform谩tica; Gary Bauchan, director de la ECMU; Joe Mowery, especialista en microscopio electr贸nico de transmisi贸n; y Connor Gulbronson, Ph.D., becario postdoctoral del Instituto de Ciencia y Educaci贸n de Oak Ridge. Sentado (de izquierda a derecha): Ron Ochoa, Ph.D., entom贸logo y acar贸logo, Laboratorio de Entomolog铆a Sistem谩tica del USDA-ARS, y Samuel Ramsey, Ph.D., entonces estudiante de doctorado en la Universidad de Maryland. (Fotograf铆a: USDA-ARS, Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal, Beltsville, Maryland.

"Destructor de varroa se alimenta principalmente de tejido corporal de grasa de abeja y no de hemolinfa"

>fuerte>Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias

>fuerte>Gary Bauchan, Ph.D., es director de la USDA-ARS ECMU. Correo electr贸nico: gary.bauchan@ars.usda.gov. Ron Ochoa, Ph.D., es un entom贸logo investigador en el Laboratorio de Entomolog铆a Sistem谩tica del Servicio de Investigaci贸n Agr铆cola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-ARS), en Beltsville, Maryland. Correo electr贸nico: ron.ochoa@ars.usda.gov. Joe Mowery es un cient铆fico de apoyo en la Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal (ECMU) del USDA-ARS en Beltsville, Maryland. Correo electr贸nico: joseph.mowery@ars.usda.gov. <Chris Pooley es un especialista en inform谩tica en la Unidad de Microscop铆a Electr贸nica y Confocal de la USDA-ARS. Correo electr贸nico: chris.pooley@ars.usda.gov. Dennis vanEngelsdorp, Ph.D., es profesor asociado de entomolog铆a en la Universidad de Maryland. Correo electr贸nico: dvane@umd.edu.

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