09/Ene/06

Comportamiento social de las abejas está conectado con su capacidad maternal

TEMAS: Biología, Zoología, Entomología, Insectos, Hymenoptera, Apidae

Uno de los interrogantes que desconciertan a los científicos sobre la evolución de abejas es cómo es que algunas especies desarrollaron comportamientos sociales.

La profesora Gro Amdam, asociada de ciencias de la vida en la Universidad Estatal de Arizona, piensa que se puede encontrar parte de la respuesta siguiendo hacia atrás las características reproductivas de las abejas.

La historia de tapa de la edición actual de Nature (del 5 de enero de 2006) es un artículo que describe los experimentos de Amdam, "El comportamiento social complejo derivado de los rasgos reproductivos maternales" ("Complex social behavior derived from maternal reproductive traits"). Entre los autores están también M. Kim Fondrk y Robert Page de la Universidad Estatal de Arizona, y Angela Csondes de la Universidad de California en Davis.

Las abejas de la miel viven en sociedades comunales altamente complejas que incluyen una división del trabajo entre abejas obreras. Las obreras son abejas femeninas, cuyos trabajos incluyen la limpieza, mantenimiento y defensa de la colmena, cuidado de los jóvenes y recolección de néctar y polen.

Otras especies de abejas, como las abejas carpinteras, no tienen un comportamiento social y en lugar de eso llevan vidas solitarias. Esto ha incitado a investigadores a encontrar cómo es que se han presentado las estructuras sociales y las divisiones del trabajo en las abejas a partir de sus antepasados solitarios.

La investigación de Amdam apoya la idea de que elementos del comportamiento reproductivo de esos antepasados evolucionaron para formar la base de la vida social y la división del trabajo.

Esta manera de ver las cosas aporta evidencias de cómo se desarrolla el comportamiento social complejo, evidencias que podrían tener valor para el estudio del comportamiento social en otros animales, incluso hasta de los seres humanos.

"Una pregunta fundamental es cómo emergió la vida social desde una forma de vida solitaria", dijo Amdam. "Una teoría es que el comportamiento social emergió gracias a nuevas invenciones evolutivas. Otra es que los bloques de contrucción de la vida social fueron los propios fnotipos solitarios ancestrales (las características de un organismo), que proporcionaron un cimiento sobre el que se podían estructurar las formas sociales. "En las abejas, nuestra investigación apoya la última teoría".

La investigación de Amdam comenzó con una disertación doctoral en la Universidad Noruega de las Ciencias de la Vida. Ella continuó el trabajo en la universidad de California en Davis en el 2003, investigando la evolución del comportamiento social y el envejecimiento en las abejas.

Mientras estaba en Davis, Amdam trabajó con el profesor Robert Page, que criaba castas de abejas separándolas por la característica de si las abejas obreras tendían a recoger polen o a colectar néctar. Además de sus hábitos diferentes de recolección, las castas poseían otras varias diferencias de características fisiológicas y de percepción, pero los investigadores no entendían cómo habían surgido esos rasgos.

En 2004, Page pasó a la ASU como director de la Escuela de las Ciencias de la Vida. Amdam lo siguió en el 2005.

Juntos, Amdam y Page teorizaron que ese comportamiento de recolección podía tener algo que ver con las diferencias reproductivas en las abejas obreras de las dos castas.

"Las abejas obreras —que son exclusivamente hembras— se consideran 'facultativamente estériles', lo que significa que cuando está presente una reina, ellas no ponen huevos", dijo Amdam. "Sin embargo, si se retira la reina, algunas de estas hembras desarrollan sus ovarios y ponen huevos".

La recolección de polen es un comportamiento reproductivo maternal en la especie solitaria de abejas, mientras que las abejas solitarias no reproductoras se alimentan sobre todo de néctar.

Amdam se preguntó si se presentarían relaciones similares en las abejas obreras altamente sociales. Ella notó que cierta proteína asociada con el estado reproductivo de una abeja —llamada vitellogenin— era más común en la casta de abejas que prefirieron recolectar polen (identificada por Amdam como casta de alta preferencia por el polen). Las abejas que recolectaban más que nada néctar (la casta de baja preferencia por el polen) fueron asociadas a niveles bajos de esta proteína.

Usando esto como base, Amdam y Page presumieron que la casta de abejas obreras sociales de alta preferencia por el polen, aunque ahora no fueran reproductoras, representaban el estado maternal y reproductivo de sus ancestros solitarios, que probablemente recolectaban polen cuando estaban reproductivamente activas. Por el contrario, la casta de abejas obreras de baja preferencia por el polen representan el estado de esos mismos antepasados cuando no eran reproductivamente activos.

Debido a la aparición de colonias con reinas responsables de la reproducción, los estados ancestrales de recolección ya no quedaron ligados a la actividad reproductiva en las abejas obreras, predijo Amdam. Pero los estados podrían seguir influenciando el comportamiento de recolección, dando por resultado una división de trabajo entre las abejas recolectoras de polen y las abejas recolectoras de néctar.

Para probar esta hipótesis, Amdam hizo una serie de selecciones para determinar qué casta de abejas obreras se volvía reproductiva más rápido. Separó las castas de alta y baja tendencia a recolectar polen en "equipos", con la casta de alta tendencia representando el estado reproductivo maternal ancestral, y la casta de baja tendencia representando el estado no reproductivo.

Si su hipótesis era correcta, las recolectoras de polen ganarían la carrera y desarrollarían ovarios más rápido que las poco interesadas en colectar polen.

Amdam hizo la predicción correcta. Después de 10 a 21 días, el 76 por ciento de las de alta preferencia a colectar polen habían desarrollado ovarios activos, comparado con un 42 por ciento de las abejas obreras en la otra casta.

Los estudiantes que trabajaban con Amdam también notaron que la casta ganadora de las abejas obreras se caracterizaba por poseer ovarios más grandes, que contribuirían a una mayor calidad reproductiva, reforzando la cuestión de que el comportamiento de recolección estaba atado a las características reproductivas.

Amdam hizo entonces una prueba crucial. Capturaron abejas silvestres (abejas que no habían sido utilizadas en el experimento) después de su primer vuelo de recolección. Amdam y su equipo observaron qué traían las abejas de sus vuelos de recolección y midieron sus ovarios. Los resultados del experimento validaron su hipótesis, demostrando que la colección de polen era realizada sobre todo por las abejas obreras con ovarios más grandes, afirmando la conexión entre la alta tendencia a recolectar polen y los rasgos reproductivos.

Amdam también halló remarcable que otros rasgos fisiológicos conocidos para diferenciar entre las dos castas también se correlacionaban con tamaño del ovario en el experimento.

El éxito de la investigación de Amdam podría tener un alcance mayor que la evolución del comportamiento social de las abejas. Los científicos pueden utilizar los resultados como una base para examinar la evolución social de otros animales.

"Nuestros resultados establecen el comienzo de un puente entre el comportamiento solitario y social", dijo Amdam. "Si podemos entender la aparición del comportamiento social en un sistema, podemos utilizar este conocimiento para crear un modelo más general. Una vez que tengamos un modelo general, podemos crear nuevas hipótesis que definan cómo se pueden aplicar principios similares en otros animales".

Fuente: Eurek Alert

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