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O papel ecológico das abelhas e seu microbioma

As abelhas e Apoidea são vitais para a reprodução de plantas silvestres e para a produção agrícola. A sua proteção é fundamental para a saúde do ambiente, para a segurança alimentar e para a economia global, como é recordado todos os dias 20 de maio, por ocasião do Dia Mundial das abelhas e de outros insetos polinizadores, como vespas, zangões, borboletas, mariposas e besouros. (1,2) Tal como acontece com os humanos, o microbioma intestinal também desempenha um papel decisivo nas abelhas.

1) O papel ecológico das abelhas

As abelhas estão frequentemente associados aApis mellifera, a espécie comumente cultivada para produção de mel. No entanto, a família Apoidei, à qual pertencem as abelhas, tem pelo menos 20.000 espécies em todo o mundo, com cerca de 2.000 espécies presentes na Europa e mais de 1.000 na Itália, como as abelhas do género Bombus.

Esta vasta biodiversidade reflete a importância ecológica de Apoidea, que evoluiu em paralelo com as plantas angiospermas há cerca de 100-120 milhões de anos. (3)

1.1) Simbiose e evolução

A relação simbiótica entre plantas, microrganismos e apoideas levou à coevolução de flores e polinizadores:

– as plantas desenvolvem flores de cores atraentes, contendo muitas substâncias químicas voláteis e aromas, como uma forma extremamente sofisticada de atividade e diálogo com o mundo animal,

– As Apoidea, por sua vez, adaptaram-se para coletar néctar e pólen das flores (Khalifa et al., 2021, Schöner et al., 2015). (4)

Esta interação garante a reprodução das plantas através da polinização e também contribui para a diversidade genética das plantas, o que é essencial para a resiliência dos ecossistemas.

1.2) Características de Apoidea e polinização

A apoideia, graças à sua estrutura anatômica única, estão entre os polinizadores mais eficientes.

As patas traseiras das abelhas operárias (e apenas esta) estão equipadas com uma 'escova' que recolhe o pólen e um 'cesto' para recolher e transportar o pólen.

Sua penugem emplumada é facilmente carregado com eletricidade estática, atraindo pólen à medida que se aproxima das flores.

O trato digestivo é dividido em várias partes: o inglúvio ou supersaco (continuação do esôfago) é um saco de paredes finas e finamente pregueado, usado para transportar e armazenar alimentos. Pode se estender até ocupar grande parte do abdômen.

Esses recursos tornam a Apoidea indispensável para a fertilização de muitas espécies vegetais, das quais depende a produção de frutas, hortaliças e sementes.

2) Crise da biodiversidade e da apicultura

O declínio nas populações de abelhas Tem um impacto direto na biodiversidade, na produção de alimentos e na saúde dos ecossistemas. O declínio global da biodiversidade é causado principalmente pela agricultura intensiva, que depende de pesticidas sintéticos e da mecanização pesada, que já cobrimos extensivamente. (5,6,7) O resultado é uma simplificação de habitats com impacto direto em vários grupos de animais.

Mudanças climáticas, caracterizada por invernos mais amenos e alterações nas estações causam estresse adicional, criando uma discrepância entre as atividades dos insetos e o florescimento das plantas, ameaçando sua sobrevivência.

Apicultura contribui para a conservação das abelhas. Além de fornecer produtos como mel, cera e própolis, permite a conservação das espécies de abelhas locais e da biodiversidade.

3) Ecossistema e microbiota

No ecossistema das abelhas, a microbiota intestinal modula a digestão dos alimentos e a síntese de nutrientes essenciais e afeta a eficiência das defesas imunológicas contra patógenos.

A microbiota pode ser significativamente influenciada pela microbiota do solo através de interações diretas e indiretas com plantas e materiais orgânicos que as abelhas coletam durante sua busca por alimento.

Fitoquímicos presentes nas plantas, por exemplo, podem modular a composição da microbiota intestinal das abelhas, melhorando sua saúde e resistência a doenças.

Através de interações microbioma-hospedeiro podemos compreender como as abelhas se adaptam a uma ampla variedade de ambientes, otimizando a sua saúde através de um diálogo contínuo com os micróbios e produtos químicos presentes no seu habitat.

4) Sinergias microbianas no intestino das abelhas, o estudo

Pesquisa de microbioma e suas conexões entre reinos representam um tópico de relevância ecológica e biomédica.

Um estudo recente (Quinn et al. 2024) publicado na Nature microbiology analisa a interação simbiótica entre a abelha melífera e sua microbiota intestinal, com foco particular em Snodgrassella alvi, uma betaproteobactéria que se alimenta de ácidos orgânicos.

Os autores do estudo destacam como S. alvi se adapta e se desenvolve no intestino de Apis mellifera, utilizando nutrientes específicos e modificando ativamente o metabolismo do triptofano. Demonstra uma simbiose avançada, enriquecendo a nossa compreensão de como os nutrientes do hospedeiro influenciam a colonização microbiana. (8)

4.1) Interações hospedeiro-microbiota

S.alvi destaca-se no microbioma intestinal das abelhas pela sua adaptação a uma dieta que exclui sacarídeos, em favor de ácidos orgânicos derivados do hospedeiro. Em particular, concentra-se em como os metabólitos secretados pelo hospedeiro, como os ácidos orgânicos, são críticos para a colonização e sobrevivência de S. alvi no intestino das abelhas.

As interações mutualística entre bactérias intestinais e seus hospedeiros animais, onde a troca de metabólitos impacta a nutrição, a saúde intestinal e a função imunológica. Uma adaptação que ilustra a especificidade das suas necessidades nutricionais e o seu papel na comunidade microbiana intestinal.

O sistema digestivo da abelha melífera, com sua microbiota intestinal relativamente simples e estável, oferece um modelo ideal para examinar essas interações em detalhes. A análise revela que S. alvi explora ácidos orgânicos como citrato, glicerato e 3-hidroxi-3-metilglutarato, essenciais para seu crescimento e sobrevivência, demonstrando uma interação simbiótica refinada.

4.2) Materiais e métodos

Pesquisa utiliza uma abordagem controlada, colonizando abelhas com uma única cepa de S. alvi e limitando a dieta das abelhas a substratos que não são digeríveis pela bactéria, para demonstrar que S. alvi assimila ácidos orgânicos sintetizados pelas abelhas a partir de açúcares dietéticos.

o estudo destaca como o S. alvi não depende de dieta ou alimentação cruzada com outros micróbios, mas sim do catabolismo de carboidratos simples pelo hospedeiro.

inicialmente, as cepas foram cultivadas em ágar específico e identificadas pelo sequenciamento do gene 16S do RNA ribossômico. Para a colonização, as abelhas foram criadas em condições controladas e inoculadas com a bactéria. Medidas rigorosas foram tomadas para validar a esterilidade das abelhas e quantificar o consumo de pólen.

Para estudar o microbioma instrumentos e técnicas avançadas como rastreamento de isótopos, qPCR (PCR em tempo real ou PCR quantitativo) foram utilizados para quantificar cargas bacterianas e analisar interações metabólicas, extração e análise de metabólitos via GC-MS (cromatografia gasosa-espectrometria de massa), preparações específicas para transmissão microscopia eletrônica (TEM) e espectrometria de massa NanoSIMS para análise ultraestrutural e de transferência de metabólitos para observar interações em nível celular.

Os experimentos Ensaios de rastreamento isotópico avaliaram a absorção de substratos pelas bactérias. Finalmente, os métodos incluem uma análise filogenética da família de genes quinureninase e metodologias estatísticas para análise de dados, destacando a metodologia detalhada e sistemática empregada para explorar as interações hospedeiro-microbiota. (8)

4.3) Resultados

Os resultados do estudo demonstram que Snodgrassella alvi é capaz de colonizar o intestino das abelhas mesmo na ausência de outros nutrientes, utilizando ácidos orgânicos derivados do hospedeiro, independentemente da presença de pólen ou interação com outros micróbios.

Pesquisa demonstra ainda que S. alvi pode influenciar o metabolismo do triptofano convertendo quinurenina em antranilato, sugerindo um nicho metabólico específico e uma interação simbiótica no contexto metabólico mais amplo do intestino, adaptado evolutivamente entre a abelha melífera e S. alvi. (8)

Gabriel Sabedoria

Imagem da capa de http://beesciencenews.com/2019/11/21/microbial-war-against-american-foulbrood/

Note

(1) Dario Dongo, Andrea Adelmo della Penna. Dia Mundial da Abelha, dia mundial da abelha. Nenhuma política qualificada. GIFT (Grande Comércio de Alimentos Italianos). 20.5.23

(2) WWF. Dia Mundial das Abelhas. 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 e et al. 2021. “Visão geral da polinização das abelhas e seu valor econômico para a produção agrícola” Insetos 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). Morcegos são atraídos acusticamente por plantas carnívoras mutualísticas. Biologia Atual. 25. 1-6. DOI:10.1016/j.cub.2015.05.054

(5) Dário Dongo. Impacto dos adjuvantes de pesticidas no olfato das abelhas. GIFT (Grande Comércio de Alimentos Italianos). 7.1.24

(6) Dário Dongo. O efeito deriva de pesticidas em abelhas, árvores e plantas distantes das terras cultivadas. GIFT (Grande Comércio de Alimentos Italianos). 21.12.20

(7) Dario Dongo, Gioele Luchese. Pesticidas, luz verde do Tribunal de Justiça da UE para proibições nacionais. Vamos salvar as abelhas. GIFT (Grande Comércio de Alimentos Italianos). 7.11.20

(8) Quinn, A., El Chazli, Y., Escrig, S. et al. Os ácidos orgânicos derivados do hospedeiro permitem a colonização intestinal do simbionte da abelha melífera Snodgrassella alvi. Nat Microbiol (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01572-y

Pesquisador Assistente Estagiário | Site

Graduado em Agronomia, com experiência em agricultura sustentável e permacultura, monitoramento laboratorial e ecológico.

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