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Genética

Cae la falsa majestad

Ciertos genes explican el misterio de las abejas reinas que no logran reproducirse

Se sabe que la vida social de las abejas depende de la formación de dos castas del sexo femenino: las reinas y las obreras. En general, esta distinción se da debido al tipo de alimentación que se les ofrece a las larvas. El caso típico es el de la especie Apis mellifera, perteneciente a las abejas con aguijón, grandes proveedoras de miel, cera y propóleos. Durante toda la fase larval, unas pocas escogidas reciben jalea real, un superalimento elaborado con vitaminas, ácidos orgánicos esenciales y compuestos proteicos. De esta manera es como se convierten en reinas. Viven hasta cinco años, y llegan a poner hasta dos mil huevos por día. Las restantes larvas reciben jalea real solamente durante los primeros tres días de existencia. Y así es como se convierten en obreras, viven mucho menos ?alrededor de 45 días? y pasan esa corta existencia cargadas de tareas compartidas en la colmena. Las abejas sin aguijón, autóctonas de Brasil, tienen características sociales similares, pero exhiben diferencias en lo que hace a la forma de alimentar a las crías. Las obreras preparan las celdas de cría de un modo peculiar. Las futuras reinas reciben entre 2,5 y 4 veces más alimentos que las futuras obreras.

Pero la gran excepción de la regla son las abejas sin aguijón del género Melipona, halladas en todos los biomas neotropicales. En los panales de esta variedad, todas las celdas de cría tienen un tamaño idéntico, y la cantidad de alimento es similar. Desde hace casi un siglo, la ciencia brasileña procura develar a qué se debe esta particularidad. En 1903, el brasileño Helmut von Ihering observó que existía un exceso de reinas en los criaderos de meliponas a razón de una reina por cada tres obreras. A finales de los años 1940, el genetista Warwick E. Kerr teorizó sobre un modelo de genética mendeliana que sugería que esa razón observada en dichas castas podría tener una base genética. Con todo, esto nunca pudo ser fehacientemente comprobado, pues la oferta de alimentos también parecía desempeñar un papel en el desarrollo de estas abejas. Cuando faltaba comida en la colmena, la cantidad de reinas en el criadero se reducía. Y tal como observó en la década de 1970 el investigador Lúcio Antônio de Oliveira Campos, de la Universidad Federal de Viçosa, era posible producir una cantidad mayor aún de reinas cuando las larvas eran tratadas con hormona juvenil sintética. Esta hormona es típica de los insectos, y es producida por glándulas asociadas al cerebro. De cualquier manera, si bien la apariencia de éstas era de reinas, la mayoría no lograba reproducirse lo que no hizo sino intensificar el enigma.

Pero ahora, este misterio que lleva un siglo de duración empieza a caer por tierra, con la ayuda de la biología molecular. La investigadora Carla Cristina Judice Maria se abocó al estudio de la Melipona quadrifasciata en su tesis doctoral, redactada en el Departamento de Genética de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), bajo la dirección de Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, coordinador del Laboratorio de Genómica y Expresión de la Unicamp. En principio, su interés se ceñía a comparar la programación de los genomas de las reinas y las obreras de Melipona, y su patrón de expresión génica con las castas de Apis mellifera. En total, se anotaron 1.278 ESTs, fragmentos de genes activos que, en inglés, llevan el nombre de Expressed Sequence Tags. Estos fragmentos sirven para anotar los genes que cargan la receta que usan las células para fabricar sus proteínas. Para convalidar los resultados, la investigadora resolvió no solamente cuantificar los niveles de expresión génica para reinas y obreras criadas naturalmente, sino que incluyó también otro grupo de control. Y decidió investigar a las reinas producidas mediante la aplicación de la hormona juvenil sintética.

Derroche
La expresión de los genes en los tres grupos puso en evidencia el posible origen del problema que hace que las reinas inducidas por la hormona tengan dificultades para formar colonias. Aunque tuvieran apariencia de nobles, esas reinas artificiales presentaban genes activos con una configuración más cercanas a las de las obreras. Las obreras tratadas con hormona juvenil lograban mimetizar el sistema endocrino de las reinas, pero su programación genética seguía siendo similar a la de las obreras, dice Gonçalo Amarante.

Las reinas del género Melipona quadrifasciata, tanto las verdaderas como las artificiales, no tienen lo que se dice una vida apasible. Como naturalmente existen demasiadas reinas, el sino de gran parte de ellas es trágico. La mayoría muere en poder de las obreras algunos días después de su emergencia de las celdillas de cría. Son pocas las reinas vírgenes que partem rumbo al vuelo nupcial y se aparean, generalmente con un solo macho. E incluso estas reinas dependen de una circunstancia rara para sobrevivir: la formación de una nueva colonia, separada de la colonia nodriza. Tan sólo unas pocas logran reinar en una nueva colonia. Este derroche quizá explique el porqué de que las colmenas de Melipona quadrifasciata sean mucho más modestas en lo que atañe a su tamaño en comparación con las de otras abejas sin aguijón.

Mientras que Gonçalo Amarante, de la Unicamp, hizo un seguimiento de la búsqueda de genes expresados, el investigador Klaus Hartfelder, docente de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo de Ribeirão Preto, brindó soporte a la doctoranda Carla en el campo de la entomología, rama de la zoología abocada al estudio de los insectos. El descubrimiento de Carla, que se refiere a los genes activos en determinadas fases de desarrollo, puede asociarse ahora a los estudios en marcha en la USP de Ribeirão Preto, que apuntan a determinar marcadores genéticos, para luego probar la tesis de Warwick Kerr. El interés por parte de los científicos brasileños en este campo va más allá del hecho de develar el enigma de las castas de Melipona quadrifasciata. Su curiosidad apunta a descubrir las bases moleculares del desarrollo y del comportamiento animal en general. La tesis de Carla muestra el rastreo de la expresión de un conjunto de genes que las abejas comparten con otras especies. Uno de estos genes es el dunce, con mayor expresión en las obreras y en las reinas artificiales que en las reinas. El mismo gen es hallado en las moscas drosófilas, y en éstas está vinculado al comportamiento cooperativo y al apareamiento. Es probable que los comportamientos comunes a varias especies tengan una base molecular común, afirma Gonçalo Amarante.

Este hallazgo adquiere importancia, ya que recientemente se observó que la Melipona quadrifasciata no es un caso aislado en la determinación genética de la formación de reinas y obreras. Durante los últimos cinco años, al menos cuatro trabajos internacionales pusieron en evidencia que esto sucede también en ciertos tipos de hormigas. La inminente divulgación del genoma completo de la Apis mellifera, la abeja de la miel,  aportará más elementos que permitirán comparar entre diferentes especies. La Melipona constituye un buen modelo para comparar con la Apis?, dice Klaus Hartfelder. Este tipo de estudios es importante para sacar conclusiones sobre los pasos evolutivos que generaron sistemas sociales tan complejos como los de las abejas, afirma.

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