Grandes colonias debilitan la inmunidad de los insectos

Las abejas polinizan la mayoría de los cultivos que los humanos usan para alimentarse, y los científicos buscan soluciones para mantener las poblaciones de abejas sanas.

Según los científicos estadounidenses, las hormigas y las abejas probablemente tienen algún tipo de mecanismo alternativo para controlar la propagación de enfermedades en las colonias.
Pero al mismo tiempo, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han declarado que, si la colonia de insectos es grande, sus miembros pierden su inmunidad.
Los insectos pierden su inmunidad en una gran comunidad. Según los biólogos de los Estados Unidos, los insectos de la comunidad como las hormigas y las abejas en las colonias no tenían tanta inmunidad como sus parientes más primitivos, que viven en pequeñas comunidades. Al mismo tiempo, se sugirió que estos insectos pueden tener mecanismos alternativos que inhiben el desarrollo de epidemias en las colonias, y que son una compensación por la inmunidad relativamente débil de los miembros de la colonia.
En total, los investigadores observaron 11 especies diferentes de insectos, entre los cuales se encontraban especies individuales y sociales. Se prestó la mayor atención a las abejas, incluida la miel Apis mellifera, con la que se llevaron a cabo experimentos únicos. Las cucarachas, avispas, hormigas de madera y termitas se han sometido a la misma investigación. Los científicos sumergieron insectos mientras dormían usando pastillas para dormir y luego, usando una sonda, introdujeron en su cuerpo microhilos con lipopolisacáridos de nylon, cuya longitud era de solo tres milímetros. Como regla general, el cuerpo percibe los lipopolisacáridos como un agente infeccioso y los ataca.
Cuatro horas después, quedó claro que no había una diferencia particular en la respuesta a los lipopolisacáridos entre los insectos individuales y sus contrapartes sociales. Pero dentro de los diversos grupos de insectos sociales, la respuesta a la «infección» fue tanto más débil cuanto más vivían en una colonia más grande. Por ejemplo, la inmunidad se suprimió en las grandes colmenas de abejas melíferas, a diferencia de las abejas de tierra, en las que la inmunidad era mucho más fuerte y las colonias estaban mucho menos pobladas
Al mismo tiempo, se reveló que las abejas melíferas, que poseen una inmunidad relativamente débil, no se extinguen por las epidemias. Según algunos biólogos, la probabilidad de enfermedad se reduce debido a una mayor higiene, que es inherente a los insectos públicos. Como saben, la abeja, que huele a olor a «extraño», otros miembros de la colonia no dejan entrar la colmena.
Hasta ahora, solo ha habido dos puntos de vista sobre cómo las hormigas, las abejas y los insectos similares evitan grandes pérdidas de «población» como resultado de las infecciones. Según uno de ellos, las abejas supuestamente tienen una inmunidad extremadamente fuerte en comparación con otros insectos. Sin embargo, un nuevo estudio puso fin a esta teoría.
Vale la pena recordar que antes, como resultado de los experimentos, los científicos pudieron descubrir que el «sentimiento de rebaño» inherente a los insectos sociales destruye casi por completo su propia inteligencia, porque debido al crecimiento de la «mente colectiva», las partes del cerebro responsables de conocer el mundo se reducen. Por ejemplo, tomando 180 avispas hembras diferentes pertenecientes a 29 especies que viven en Costa Rica, Taiwán y Ecuador, los investigadores escanearon su cerebro. Como resultado, resultó que las estructuras neuronales que son responsables de la percepción, el entrenamiento de la memoria (cuerpos de hongos) en las avispas que llevan un estilo de vida solitario son mucho más grandes que las que viven en colonias.

Científicos descubren cómo las abejas transmiten la inmunidad a sus crías

El estudiante graduado Gyan Harwood y su mentora, la profesora Gro Amdam, descubrieron que las abejas obreras pueden transferir un tipo de «memoria inmunitaria» a la reina cuando han estado expuestas a patógenos durante el pecoreo (recogida de alimento) fuera de la colmena.
“Las implicaciones de este hallazgo abren la posibilidad de que las abejas tengan esta respuesta inmune a nivel de colonia, donde las abejas obreras que están buscando flores pueden encontrarse con patógenos, y si son capaces de combatir la enfermedad con éxito, pueden transferirse fragmentos de patógenos entre individuos y estimulan su sistema inmunológico para ponerse en aprender a combatir estos patógenos», dijo Harwood.
«Es una manera de cebar el sistema inmunológico de todos los individuos de la colmena de manera segura sin que estén expuestos a patógenos vivos».

Inmunidad de la abeja
Cuando los humanos nos enfermamos, nuestro complejo sistema inmunológico no solo combate las enfermedades, también las recuerda con anticuerpos.
Y las madres pueden proteger brevemente a sus recién nacidos transmitiendo anticuerpos contra ciertas enfermedades a través de la placenta y la leche materna.

¿Cómo funciona este tipo de inmunidad transgeneracional en las abejas, que carecen de anticuerpos?
En un estudio anterior, Amdam y sus colaboradores descubrieron que las reinas de las abejas pueden transmitir la inmunidad a sus larvas, esencialmente «vacunando» a las crías contra los patógenos de su entorno.
Sin embargo, las reinas de las abejas nunca abandonan sus colonias, excepto una vez durante la juventud para aparearse, y una vez más tarde en la vida para encontrar formar una nueva colonia (enjambrazón).
¿Cómo pueden vacunarse contra agentes patógenos a los que nunca han estado expuestos?
Para entender cómo lo hacen, Amdam se centró en una proteína llamada vitelogenina, una proteína de más de 700 millones de años que se encuentra en los huevos en especies que van desde los corales hasta los mamíferos monotremas y también se encuentra en las abejas.
Hace más de 700 millones de años, los huevos de animales no existían. Los organismos multicelulares apenas comenzaban a formarse.
La vitelogenina también puede unirse a estas piezas de patógenos, lo que permite que las reinas de las abejas de la miel entreguen esa información en sus huevos, preparando a sus descendientes para los patógenos que pueden encontrar en su entorno después de la eclosión.
Lo que en realidad se transfiere son pequeñas piezas de los patógenos en sí. Entonces la descendencia puede reconocer esa pequeña parte del patógeno y darse cuenta: ‘Oye, esto no es de mi propio cuerpo; «Esto es parte de un patógeno, una amenaza externa, así que necesito poner mi sistema inmunológico en marcha y matarlo», expresó Harwood.

Otra pieza del rompecabezas
Pero si las reinas no salen de la colmena, Harwood sabía que tenía que haber más en este sistema y se centraba en las abejas obreras de la colonia, que son hijas estériles de la reina.
A pesar de que no pueden producir descendencia, todavía producen vitelogenina y la usan para producir jalea real. La jalea real se produce en las glándulas salivares y con ella se alimenta a la reina y las larvas más jóvenes.

Los insectos hembras que sobreviven a un ataque de patógenos pueden producir una descendencia más resistente a los patógenos en un proceso llamado preparación inmunitaria transgeneracional. En la abeja melífera (Apis mellifera), la proteína precursora de la yema de huevo, la vitelogenina, transporta fragmentos de células patógenas al huevo, preparando así el escenario para un reclutamiento de defensas inmunológicas antes de la eclosión. Las abejas viven en sociedades complejas donde la reproducción y las tareas comunes se dividen entre una reina y sus trabajadoras estériles. Las abejas obreras metabolizan la vitelogenina para sintetizar la jalea real, una secreción glandular rica en proteínas que se alimenta a la reina y a las larvas jóvenes. Preguntamos si los trabajadores pueden participar en el cebado inmunológico transgeneracional transfiriendo fragmentos de patógenos a la reina o larvas a través de la jalea real. Como primer paso para responder a esta pregunta, probamos si los fragmentos bacterianos ingeridos por los trabajadores pueden transportarse a las glándulas productoras de gelatina y qué papel juega la vitelogenina en este transporte. Para hacer esto, alimentamos con etiquetas fluorescentesEscherichia coli a trabajadores con niveles de vitelogenina manipulados experimentalmente. Encontramos que los fragmentos bacterianos se transportaron a las glándulas de las obreras de control, mientras que no se detectaron en las glándulas de las obreras sometidas a la destrucción del gen de vitelogenina mediada por interferencia de ARN, lo que sugiere que la vitelogenina desempeña un papel en este transporte. Nuestros resultados proporcionan evidencia inicial de que el cebado inmunológico transgeneracional puede operar a nivel de toda la colonia en las abejas melíferas.

Harwood descubrió que las obreras con funcionamiento normal tenían fragmentos de bacterias fluorescentes en sus glándulas, mientras que los que tenían vitelogenina suprimida no lo tenían, lo que sugiere que la vitelogenina es vital para la transferencia de patógenos tanto en la reina como en las obreras y puede ser el mecanismo a través del cual las abejas pueden “Vacunar” a sus larvas.

Vacuna de la abeja
La aplicación potencial de este descubrimiento es una «vacuna» que ha sido aprobada en Europa y está cerca de otorgar licencias en los Estados Unidos, lo que permitirá a los criadores de abejas reinas alimentar a las reinas con una solución surtida de enfermedades que pueden ser dañinas para sus colonias.
Esto permitirá a los apicultores comenzar colonias resistentes a las enfermedades, fortaleciendo las poblaciones de abejas locales.
Sin embargo, las implicaciones de este descubrimiento pueden llegar muy lejos.
«Dado que desempeña un papel tan importante, la vitelogenina se encuentra básicamente en todos los animales que producen huevos», dijo Harwood. «Muchas de estas funciones del sistema inmunológico evolucionaron a principios de la historia de la vitelogenina, por lo que, si podemos verlo en las abejas, es probable que tenga funciones similares en todos los demás animales. Esto abre todo tipo de puertas para investigar cómo esta proteína puede facilitar la transferencia de la resistencia a las enfermedades, de las madres a la descendencia. «Estamos en la punta del iceberg en este momento para mostrar cuán importante es el papel de esta proteína en la generación de resistencia a los patógenos en las abejas y otros animales».