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El papel ecológico de las abejas y su microbioma.

Las abejas y Apoidea son vitales para la reproducción de plantas silvestres y la producción agrícola. Su protección es fundamental para la salud del medio ambiente, para la seguridad alimentaria y la economía global, como se recuerda cada 20 de mayo, con motivo del Día Mundial de las abejas y otros insectos polinizadores, como avispas, abejorros, mariposas, polillas y escarabajos. (1,2) Al igual que en los humanos, en las abejas el microbioma intestinal también desempeña un papel decisivo.

1) El papel ecológico de las abejas.

Las abejas a menudo se asocian conApis mellifera, la especie comúnmente criada para la producción de miel. Sin embargo, la familia Apoidei, a la que pertenecen las abejas, tiene al menos 20.000 especies en todo el mundo, de las cuales alrededor de 2.000 especies están presentes en Europa y más de 1.000 en Italia, como las abejas del género Bombus.

Esta vasta biodiversidad refleja la importancia ecológica de Apoidea, que evolucionó en paralelo con las plantas angiospermas hace unos 100-120 millones de años. (3)

1.1) Simbiosis y evolución

La relación simbiótica entre plantas, microorganismos y apoideos ha dado lugar a la coevolución de flores y polinizadores:

– las plantas desarrollan flores de atractivos colores, que contienen numerosas sustancias químicas volátiles y aromas, como una forma extremadamente sofisticada de actividad y diálogo con el mundo animal,

– Los Apoidea, a su vez, se han adaptado para recolectar néctar y polen de las flores (Khalifa et al., 2021, Schöner et al., 2015). (4)

Esta interacción asegura la reproducción de las plantas a través de la polinización y también contribuye a la diversidad genética de las plantas, que es esencial para la resiliencia de los ecosistemas.

1.2) Características de Apoidea y polinización

la apoidea, gracias a su estructura anatómica única, se encuentran entre los polinizadores más eficientes.

las patas traseras de la abeja obrera (y sólo ésta) están equipadas con un 'cepillo' que recoge el polen y una 'cesta' para recoger y transportar el polen.

Su plumoso plumoso se carga fácilmente con electricidad estática y atrae el polen a medida que se acerca a las flores.

El tracto digestivo se divide en varias partes: el ingluvium o supersaco (continuación del esófago) es un saco de paredes finas y finamente plisado, que se utiliza para transportar y almacenar alimentos. Puede extenderse hasta ocupar gran parte del abdomen.

Estas caracteristicas hacen que Apoidea sea indispensable para la fertilización de muchas especies de plantas, de las que depende la producción de frutas, hortalizas y semillas.

2) Crisis de biodiversidad y apicultura

La disminución de las poblaciones de abejas Tiene un impacto directo en la biodiversidad, la producción de alimentos y la salud de los ecosistemas. La disminución global de la biodiversidad se debe principalmente a la agricultura intensiva, que depende de pesticidas sintéticos y de una fuerte mecanización, que ya hemos cubierto ampliamente. (5,6,7) El resultado es una simplificación de los hábitats con un impacto directo en varios grupos de animales.

Cambio climático, caracterizado por inviernos más suaves y alteraciones en las estaciones provocan un estrés adicional, creando una discrepancia entre las actividades de los insectos y la floración de las plantas, amenazando su supervivencia.

Apicultura Contribuye a la conservación de las abejas. Además de proporcionar productos como miel, cera y propóleo, permite la conservación de las especies de abejas locales y la biodiversidad.

3) Ecosistema y microbiota

En el ecosistema de las abejas, la microbiota intestinal modula la digestión de los alimentos y la síntesis de nutrientes esenciales y afecta la eficacia de las defensas inmunitarias contra los patógenos.

la microbiota puede verse significativamente influenciado por la microbiota del suelo a través de interacciones directas e indirectas con plantas y materiales orgánicos que las abejas recolectan durante su búsqueda de alimento.

Fitoquímicos presentes en las plantas, por ejemplo, pueden modular la composición de la microbiota intestinal de las abejas, mejorando su salud y resistencia a las enfermedades.

A través de interacciones microbioma-huésped podemos comprender cómo las abejas se adaptan a una amplia gama de entornos, optimizando su salud a través de un diálogo continuo con los microbios y sustancias químicas presentes en su hábitat.

4) Sinergias microbianas en el intestino de las abejas, el estudio

Investigación del microbioma y sus conexiones entre reinos representan un tema de relevancia tanto ecológica como biomédica.

Un estudio reciente (Quinn et al. 2024) publicado en Nature microbiology analiza la interacción simbiótica entre la abeja melífera y su microbiota intestinal, con especial atención en Snodgrassella alvi, una Betaproteobacteria que se alimenta de ácidos orgánicos.

Los autores del estudio destacan cómo S. alvi se adapta y prospera en el intestino de Apis mellifera, utilizando nutrientes específicos y modificando activamente el metabolismo del triptófano. Demuestra una simbiosis avanzada, lo que enriquece nuestra comprensión de cómo los nutrientes del huésped influyen en la colonización microbiana. (8)

4.1) Interacciones huésped-microbiota

S. alvi destaca en el microbioma intestinal de las abejas por su adaptación a una dieta que excluye los sacáridos, en favor de los ácidos orgánicos derivados del huésped. En particular, se centra en cómo los metabolitos secretados por el huésped, como los ácidos orgánicos, son fundamentales para la colonización y supervivencia de S. alvi en el intestino de las abejas.

las interacciones mutualista entre las bacterias intestinales y sus huéspedes animales, donde el intercambio de metabolitos afecta la nutrición, la salud intestinal y la función inmune. Una adaptación que ilustra la especificidad de sus necesidades nutricionales y su papel dentro de la comunidad microbiana intestinal.

El sistema digestivo de la abeja melífera, con su microbiota intestinal relativamente simple y estable, ofrece un modelo ideal para examinar estas interacciones en detalle. El análisis revela que S. alvi explota ácidos orgánicos como el citrato, el glicerato y el 3-hidroxi-3-metilglutarato, esenciales para su crecimiento y supervivencia, demostrando una interacción simbiótica refinada.

4.2) Materiales y métodos

Investigación utiliza un enfoque controlado, colonizando abejas con una sola cepa de S. alvi y limitando la dieta de las abejas a sustratos que no son digeribles por la bacteria, para demostrar que S. alvi asimila ácidos orgánicos sintetizados por las abejas a partir de azúcares dietéticos.

El estudio destaca cómo S. alvi no depende de la dieta ni de la alimentación cruzada con otros microbios, sino más bien del catabolismo de los carbohidratos simples por parte del huésped.

inicialmente, las cepas se cultivaron en agar específico y se identificaron mediante secuenciación del gen del ARN ribosómico 16S. Para la colonización, se criaron abejas melíferas en condiciones controladas y se les inoculó la bacteria. Se tomaron medidas rigurosas para validar la esterilidad de las abejas y cuantificar el consumo de polen.

Para estudiar el microbioma. Se utilizaron instrumentos y técnicas avanzadas como el rastreo de isótopos, qPCR (PCR en tiempo real o PCR cuantitativa) para cuantificar cargas bacterianas y analizar interacciones metabólicas, extracción y análisis de metabolitos mediante GC-MS (cromatografía de gases-espectrometría de masas), preparaciones específicas para la transmisión. microscopía electrónica (TEM) y espectrometría de masas NanoSIMS para análisis ultraestructurales y de transferencia de metabolitos para observar interacciones a nivel celular.

los experimentos Los ensayos de rastreo de isótopos evaluaron la absorción de sustratos por parte de las bacterias. Finalmente, los métodos incluyen un análisis filogenético de la familia de genes de la quinureninasa y metodologías estadísticas para el análisis de datos, destacando la metodología detallada y sistemática empleada para explorar las interacciones huésped-microbiota. (8)

4.3) Resultados

Los resultados del estudio. demuestran que Snodgrassella alvi es capaz de colonizar el intestino de las abejas incluso en ausencia de otros nutrientes, utilizando ácidos orgánicos derivados del huésped, independientemente de la presencia de polen o la interacción con otros microbios.

Investigación demuestra además que S. alvi puede influir en el metabolismo del triptófano al convertir quinurenina en antranilato, lo que sugiere un nicho metabólico específico y una interacción simbiótica en el contexto metabólico más amplio del intestino, adaptado evolutivamente entre la abeja melífera y S. alvi. (8)

Gabriel Sabiduría

imagen de portada de http://beesciencenews.com/2019/11/21/microbial-war-against-american-foulbrood/

Note

(1) Darío Dongo, Andrea Adelmo della Penna. Día Mundial de la Abeja, día mundial de la abeja. Sin póliza elegible. REGALO (Gran Comercio Alimenticio Italiano). 20.5.23

(2) WWF. Día Mundial de las Abejas. https://www.wwf.it/pandanews/animali/giornata-mondiale-delle-api/

(3) Khalifa, Shaden AM, Esraa H. Elshafiey, Aya A. Shetaia, Aida A. Abd El-Wahed, Ahmed F. Algethami, Syed G. Musharraf, Mohamed F. AlAjmi, Chao Zhao, Saad HD Masry, Mohamed M Abdel-Daim y et al. 2021. “Descripción general de la polinización por abejas y su valor económico para la producción de cultivos” Insectos 12, no. 8:688 https://doi.org/10.3390/insects12080688

(4) Schöner, Michael & Schöner, Caroline & Simon, Ralph & Grafe, Ulmar & Puechmaille, Sebastien & Ji, Liaw & Kerth, G.. (2015). Los murciélagos se sienten atraídos acústicamente por las plantas carnívoras mutualistas. Biología actual. 25. 1-6. DOI:10.1016/j.cub.2015.05.054

(5) Darío Dongo. Impacto de los adyuvantes de pesticidas en el olfato de las abejas.. REGALO (Gran Comercio Alimenticio Italiano). 7.1.24

(6) Darío Dongo. El efecto se deriva de los pesticidas sobre abejas, árboles y plantas distantes de las tierras de cultivo.. REGALO (Gran Comercio Alimenticio Italiano). 21.12.20

(7) Darío Dongo, Gioele Luchese. Pesticidas, luz verde del Tribunal de Justicia de la UE a las prohibiciones nacionales. Salvemos a las abejas. REGALO (Gran Comercio Alimenticio Italiano). 7.11.20

(8) Quinn, A., El Chazli, Y., Escrig, S. et al. Los ácidos orgánicos derivados del huésped permiten la colonización intestinal del simbionte de abejas Snodgrassella alvi. Microbiol natural (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01572-y

Investigador asistente en prácticas | Página web

Licenciado en Agricultura, con experiencia en agricultura sustentable y permacultura, laboratorio y monitoreo ecológico.

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