Imprimir Republicar

BIOFÍSICA 

Abejas monitoreadas

Microsensores ayudan a lograr una mejor comprensión del comportamiento de las Apis mellifera expuestas a pesticidas y a los cambios climáticos

Zángano de la especie Apis mellifera africanizada con un microsensor adosado en el tórax

VALE/CSIROZángano de la especie Apis mellifera africanizada con un microsensor adosado en el tóraxVALE/CSIRO

La población de abejas registra una declinación significativa en varios países, incluso en Brasil. En la edición de agosto del año pasado, la revista Time alertaba en su tapa sobre el riesgo de la desaparición de las abejas melíferas con el título “Un mundo sin abejas” y una advertencia: “El precio que pagaremos si no descubrimos qué está matando a las melíferas”. La desaparición de las elaboradoras de miel preocupa no sólo por la amenaza a la existencia de ese producto en sí, sino también porque las abejas han concitado la atención, principalmente, por el importante rol que cumplen en la producción de alimentos. Y no es para menos. Son responsables del 70% de la polinización de los vegetales que se consumen en el mundo al transportar el polen de una flor a otra, fecundándolas. Algunos cultivos, tales como las almendras que se producen y exportan a todo el mundo desde Estados Unidos, dependen exclusivamente de esos insectos para la polinización y producción de frutos. La manzana, el melón y la castaña de Brasil, por citar otros ejemplos, también son dependientes de los polinizadores.

Entre las causas probables de la desaparición de las abejas se encuentran los componentes químicos presentes en los neonicotinoides, una clase de defensivos agrícolas ampliamente utilizados en todo el mundo. Más allá de los pesticidas, otros factores, como son los cambios climáticos que determinan una mayor frecuencia de eventos extremos, las plagas de ácaros que se alimentan de la hemolinfa (correspondiente a la sangre en los invertebrados) de las abejas, monocultivos que aportan poco polen, como por ejemplo el maíz y el trigo, e incluso las técnicas para incrementar la producción de miel, podrían ser los responsables del fenómeno al que se conoce como problema de colapso de las colonias (CCD, según su sigla original, en inglés), que provoca una desorientación espacial en esos insectos y su muerte fuera de las colmenas. Ese síndrome ha causado la muerte del 35% de las abejas criadas en cautiverio en Estados Unidos.

Abelhas_IMG_20121219_111600-2VALE/CSIROEn busca de respuestas que ayuden a combatir el problema, el Instituto Tecnológico Vale (ITV), de Belém, en el estado de Pará, desarrolló, en colaboración con la Organización de Investigación de la Comunidad Científica e Industrial (CSIRO), en Australia, unos microsensores ‒pequeños cuadrados de 2,5 milímetros de lado y un peso de 5,4 miligramos‒, que se adhieren en el tórax de las abejas de la especie Apis mellifera africanizada (abejas con aguijón producto de cruzas entre variedades europeas y africanas) para analizar su comportamiento bajo la influencia de pesticidas y eventos climáticos. Una parte del experimento se está realizando en Australia y la otra, en Brasil.

En el estado australiano de Tasmania, una isla ubicada en el sur del continente de Oceanía, se llevará a cabo un estudio comparativo con 10 mil abejas para analizar cómo reaccionan cuando se las expone a pesticidas. Para ello, se dispusieron dos colmenas en contacto con polen contaminado y otras dos, con polen sin contaminación. “Si se advierte cualquier alteración en el comportamiento de los insectos expuestos al pesticida, tales como incapacidad para retornar a la colmena, desorientación o incluso muerte precoz, el producto se convertirá en el principal sospechoso del problema del colapso de las colonias”, dice el físico Paulo de Souza, coordinador de la investigación y profesor visitante del ITV. El proyecto comenzó en septiembre del año pasado y su finalización está prevista para abril de 2015, con la divulgación de los resultados durante el segundo semestre de ese año. “La razón principal para la elección de Tasmania radica en que se trata de un ambiente distinto, donde no hay contaminación y la mitad del territorio se compone de selvas”, dice Souza, quien también es docente de la Universidad de Tasmania.

Tamaño del microsensor comparado con una moneda de 1 real

WILLIAN ABREU/VALETamaño del microsensor comparado con una moneda de 1 realWILLIAN ABREU/VALE

Como las melíferas australianas pesan unos 105 miligramos, el sensor representa alrededor del 5% de su propio peso. En tanto, las abejas de la misma especie que habitan en Brasil pesan alrededor de 70 miligramos, lo cual motivó a los investigadores la realización de pruebas en túneles de viento para evaluar si el sensor podría influir sobre su capacidad de vuelo. “Analizamos el movimiento de las alas y la inclinación del cuerpo en abejas con el sensor adosado y sin él, y comprobamos que no se registraron alteraciones en su capacidad para volar”, dice Souza.

El tramo del experimento que se lleva a cabo en Brasil tiene como objetivo inicial el monitoreo de 400 abejas durante un lapso de tres meses, para evaluar en qué medida los cambios climáticos, fundamentalmente en lo que concierne a la alteración del régimen pluvial en la Amazonia, afectan a estos insectos. “No sabemos cómo van a comportarse ante las estimaciones de aumento de la temperatura y de alteraciones del clima ocasionadas por el calentamiento global”, dice Souza. Los estudios se están realizando en un colmenar instalado en el municipio de Santa Bárbara do Pará, cercano a la ciudad de Belém.

“Cada sensor posee gravado un código, que funciona como identificación de cada abeja”, dice Souza. A través del mismo se puede analizar, minuciosamente, a todos los individuos de la colmena. Una vez finalizada esa etapa de la investigación, dará comienzo un segundo estudio, en esa ocasión, con abejas nativas sin aguijón de Pará, que aparentemente estarían siendo más afectadas por el impacto de la alteración climática que las europeas. Si bien no son grandes productoras de miel, son excelentes polinizadoras. Como las abejas tienen un ciclo de vida relativamente breve, de alrededor de dos meses, el estudio podrá abarcar varias generaciones.

El físico Paulo de Souza sostiene una colmena en Pará

VALE/CSIROEl físico Paulo de Souza sostiene una colmena en ParáVALE/CSIRO

Los sensores que están siendo ensayados en campo forman parte de una primera generación desarrollada por el ITV y CSIRO, y hay otros que vienen en camino. “Una de las innovaciones obtenidas se basa en la distancia de comunicación que logramos alcanzar, de hasta 30 centímetros”, destaca el investigador. Es algo que pudo hacerse mejorando la calidad de la antena del chip, lo cual elevó su capacidad para comunicarse a distancia. “La CSIRO desarrolló el sistema wi-fi (inalámbrico) y efectuó la modificación en la antena”. Durante su doctorado, Souza trabajó con un grupo de investigación dedicado a la construcción de sensores para misiones espaciales, como los que se instalaron en el brazo mecánico del vehículo robótico todoterreno Opportunity, enviado en misión a Marte en 2004. Esa misión de exploración geológica del planeta rojo, que busca señales de una antigua presencia de agua, aún sigue en marcha.

El microsensor está integrado por un chip con memoria de almacenamiento de 500 mil bytes ‒lo suficiente como para archivar datos cada segundo durante casi una semana‒ una antena y una batería. Los datos acerca del desplazamiento de las abejas, captados por el chip, se retransmiten hacia antenas instaladas en el entorno de la colmena y en estaciones de alimentación, y luego son transferidas hacia un centro de control. Con los datos recabados en campo, los investigadores elaboran un modelo tridimensional del movimiento de los insectos que permite saber si éstos están actuando naturalmente o si, por algún motivo, se encuentran desorientados y no consiguen regresar a sus lugares de origen.

Cada antena cuesta alrededor de 300 dólares, lo cual torna a la técnica más aplicable en comparación con otros dispositivos similares, cuyo precio ronda los 10 mil dólares. “El propio chip, con un costo de 30 centavos de dólar, es mucho más barato que los que se encuentran en el mercado y se venden a 6 dólares”. El físico subraya que, desde el comienzo, apuntaron siempre un proceso de manufactura que permitiese la producción a escala industrial al menor precio posible.

La próxima generación de chips, en etapa final de desarrollo, será capaz de generar y almacenar su propia energía, así como también captar la temperatura, humedad y radiación solar del ambiente. Y los planes no concluyen ahí. “Planificamos el desarrollo, en un término de cuatro años, de un chip del tamaño de un grano de arena para el monitoreo de mosquitos transmisores del dengue y del paludismo”, dice Souza. Entre las distintas estrategias analizadas para la aplicación de ese diminuto dispositivo, la más prometedora, a juicio del investigador, consiste en el lanzamiento de un chorro de spray sobre los insectos.

070-073_Abelhas _221Infografía: Ana Paula Campos / Ilustración: Pedro HamdanOtra de las metas del proyecto radica en la ampliación del radio de acción de los sensores. “Nos proponemos llegar a cientos de metros, para aprovechar la plataforma tecnológica en otras aplicaciones futuras, tales como fuselajes de aeronaves, uniformes para personal en áreas de riesgo y anteojos de monitoreo a la exposición ultravioleta”, subraya. Ambas instituciones destinaron al proyecto ‒en el cual participaron 23 investigadores de diversas áreas del conocimiento‒ 25 millones de dólares en un período de cinco años.

Agrotóxicos y abejas
El comportamiento de las abejas también es el objetivo de diversos estudios conducidos por un grupo de 20 investigadores, bajo la coordinación del profesor Osmar Malaspina, del Instituto de Biociencias de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Rio Claro, en el interior paulista. Además de Malaspina, el núcleo de investigación está integrado por las profesoras Roberta Nocelli y Elaine Cristina da Silva Zacarin, ambas de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), y el profesor Stephan Malfitano de Carvalho, de la Universidad Federal de Uberlândia (UFU).

“Somos el primer grupo científico brasileño que estudia la relación entre agrotóxicos y abejas”, dice Malaspina, quien investiga el tema desde la época en que realizaba su maestría, en la década de 1970, pero recién a partir de 2000 retomó su intensa dedicación al asunto a raíz de los reclamos de apicultores que estaban perdiendo abejas luego de la aplicación aérea de insecticidas, fundammentalmente para combatir las plagas que atacaban los cañamelares. “Esas pérdidas comenzaron a conocerse luego de la irrupción de nuevos productos en el mercado”, relata.

Según Malaspina, entre 2008 y 2010 se perdieron 20 mil colonias en el estado de São Paulo; 100 mil, tan sólo durante 2011 en Santa Catarina; y las perspectivas apuntan pérdidas anuales del 40% de las colmenas en Rio Grande do Sul y en Minas Gerais. Cada colonia o colmena posee, en promedio, 50 mil individuos. “Las cifras sobre las pérdidas fueron informadas por apicultores, pero no conocemos las causas de esas muertes, porque las abejas pueden sucumbir debido a varios factores, además de la acción de los insecticidas, tales como enfermedades, manejo y la sequía extrema, entre otras variables”. En algunos casos, como es el que refiere un apicultor del municipio de Boa Esperança do Sul, en el interior de São Paulo, la relación entre la causa y el efecto quedó de manifiesto. “En 2008, cierto martes, él tenía 400 colmenas, el miércoles se registró una fumigación aérea en un predio cercano y tan sólo un día después, el jueves, todas las abejas estaban muertas”, dice Malaspina. El resultado de un análisis, indicó que un insecticida neonicotinoide era el responsable de la mortandad.

Uno de los estudios de su grupo que analiza el efecto de los agrotóxicos en el organismo de las abejas se lleva a cabo dentro del laboratorio y en invernaderos que simulan las condiciones de vida en las colmenas. Los resultados de los test realizados por los investigadores señalan que los agrotóxicos afectan el sistema digestivo y el cerebro de las abejas. En los casos más graves, éstas no logran alimentarse y mueren por inanición. Se están efectuando otros experimentos para evaluar la forma en que esos insectos se ven afectados cuando logran sobrevivir a la intoxicación. Tal conocimiento resulta importante para proteger a la gran diversidad de abejas existente en Brasil, que cuenta con unas 2 mil especies descritas.

Más allá de la preocupación por las pérdidas de los apicultores, está el riesgo para los cultivos que dependen de ellas para la polinización. La pasionaria, por ejemplo, sólo produce maracuyás si su flor recibe la visita de los abejorros, así como la berenjena, el pimiento y otras especies vegetales que, a causa de sus flores particulares, necesitan de polinizadores específicos.

Proyectos
1.
Interacción entre pesticidas e infección por Nosema en Apis mellifera africanizada: efectos biológicos y detección de biomarcadores celulares (nº 2013/ 09419-4); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigadora responsable Elaine Cristina da Silva Zacarin (UFSCar); Inversión R$ 199.981,70 (FAPESP).
2. Análisis de los efectos adversos de la exposición a los pesticidas y patógenos en abejas: estudio de biomarcadores celulares en órganos blanco (nº 2008/ 51473-8); Modalidad Apoyo a la Investigación –  Regular; Investigadora responsable Elaine Cristina da Silva Zacarin (UFSCar); Inversión R$ 99.150,00 (FAPESP).

Republicar