Un estudio realizado por científicos de la Universidad de Lausana, publicado en Nature Microbiology, ha revelado que las abejas producen nutrientes que ayudan en la colonización de sus bacterias intestinales, destacando una relación simbiótica entre el huésped y la microbiota y ofreciendo información sobre las debilidades ambientales de las abejas.
¿Por qué son importantes las bacterias intestinales?
Las bacterias intestinales desempeñan un papel importante para su huésped. Proporcionan energía degradando alimentos no digeribles, entrenan y regulan el sistema inmunológico, protegen contra la invasión de bacterias patógenas y sintetizan moléculas neuroactivas que regulan el comportamiento y la cognición de su huésped.
¿Cómo se realizó el estudio?
Los científicos comenzaron buscando evidencia de que las bacterias intestinales de las abejas comparten nutrientes entre sí cuando las abejas se alimentan únicamente con agua azucarada. Los resultados iniciales mostraron que una bacteria específica del intestino, Snodgrassella alvi, que no puede metabolizar el azúcar para crecer, colonizó el intestino de las abejas cuando no había otras bacterias presentes. Esto planteó la cuestión de cómo obtenía Snodgrassella alvi sus nutrientes.
Al medir los metabolitos en el intestino, los científicos descubrieron que la abeja sintetiza múltiples ácidos, incluidos el cítrico, málico y 3-hidroxi-3-metilglutárico, que se exportan al intestino y resultan menos abundantes cuando S. alvi está presente. Estos resultados les llevaron a plantear una hipótesis inesperada: “¿Permite la abeja directamente a S. alvi colonizar su intestino proporcionándole los nutrientes necesarios?”.
Para probar esta hipótesis, los científicos de la Universidad de Lausana se dirigieron al laboratorio del profesor Anders Meibom (afiliado a la UNIL y la EPFL). El profesor Meibom y su equipo midieron el flujo de metabolitos en entornos complejos con una resolución a escala nanométrica, utilizando espectrometría de masas de iones secundarios a nanoescala (NanoSIMS). Juntos, los dos equipos idearon un experimento en el que las abejas libres de microbiota recibieron una dieta especial de glucosa, donde los átomos de carbono naturales de 12C en la glucosa fueron reemplazados por los isótopos naturalmente raros de 13C “marcados”. Luego, las abejas fueron colonizadas con S. alvi. La etapa final implicó que los intestinos fijos se embarcaran en un viaje, pasando primero por las instalaciones de microscopía electrónica de UNIL, dirigidas por la profesora titular Christel Genoud, y luego por el laboratorio del profesor Meibom y su NanoSIMS.
Los científicos pudieron construir una imagen bidimensional de los átomos de 13C en el intestino de la abeja, que mostró que las células de S. alvi estaban significativamente enriquecidas en 13C, lo que reflejaba el enriquecimiento con 13C de los ácidos presentes en el intestino.
“Tenemos pruebas sólidas de que otras especies bacterianas nativas del intestino de las abejas se benefician de compuestos derivados del huésped. En nuestro artículo observamos que las especies del género Gilliamella también pueden utilizar algunos de estos compuestos. Un nuevo análisis de nuestro trabajo anterior también indica que múltiples especies de lactobacillus utilizan lo que ahora sabemos que es ácido cítrico derivado del huésped, dijo el científico investigador Andrew Quinn.
“Sin embargo, a diferencia de S. alvi, no tenemos una idea clara de cuánto se benefician estas bacterias adicionales de este intercambio, ya que consumen principalmente azúcares que se encuentran en la dieta de las abejas. Ahora que entendemos qué metabolitos del intestino de la abeja son sintetizados por el huésped, nosotros y otros en el campo estaremos atentos a la evidencia de que los microbios nativos los utilizan”.
¿Qué nos dicen estos resultados sobre el impacto del medio ambiente en las abejas?
“Sabemos que una microbiota sana es importante para la salud de las abejas. Protegen contra patógenos, ayudan a descomponer los nutrientes de la dieta y producen compuestos neuroactivos beneficiosos que ayudan a la función cognitiva de las abejas. También sabemos que el estrés, como los patógenos y pesticidas de reciente aparición, se ha relacionado con la disbiosis en el intestino de las abejas. Se ha prestado mucha atención a cómo las abejas cambian sus hábitos de búsqueda de alimento, pero nadie ha observado de cerca cómo estas tensiones podrían alterar el metabolismo de las abejas y cómo eso a su vez afecta la microbiota intestinal”, dijo Quinn.
“Hemos descubierto un estrecho vínculo metabólico entre las abejas y sus microbios. Las abejas metabolizan los azúcares de su dieta y los convierten en ácidos orgánicos que se exportan al intestino, donde la microbiota nativa los utiliza como energía. Este vínculo metabólico entre el huésped y sus microbios puede explicar por qué las abejas tienen un microbioma tan distinto, específico y estable. El trabajo futuro en esta área puede resultar crucial para reevaluar el impacto de los factores estresantes en las abejas, ya que muchos ejercen efectos sutilmente perjudiciales que, en última instancia, dañan las colonias de abejas a largo plazo o las hacen un poco más susceptibles a patógenos que pueden destruir la colonia”.
“Los polinizadores, incluidas las abejas, son vitales para la supervivencia de las plantas silvestres, que a su vez sustentan gran parte de nuestra vida silvestre. También son enormemente importantes para polinizar nuestros cultivos alimentarios, responsables de cada tercer bocado que comemos. Lamentablemente, tres especies de abejorros han se han extinguido en las últimas décadas y la reciente Lista Roja Europea de Abejas informa que casi una de cada diez especies de abejas silvestres se enfrenta ahora a la extinción”.
¿Por qué las abejas son tan vitales para el planeta y cómo podría afectar su disminución en la producción de alimentos?
Además de ser importantes por derecho propio, las abejas son nuestra mayores polinizadores. De acuerdo con la Confianza del bosque, alrededor de 70 cultivos dependen o se benefician de la polinización de las abejas sólo en el Reino Unido. Si bien existen otros métodos de polinización, incluso mediante otros animales y el viento, las abejas silvestres pueden polinizar a una escala mucho mayor y más eficiente. “Las estimaciones sugieren que a los agricultores del Reino Unido les costaría la increíble cantidad de 1.800 millones de libras esterlinas (2.100 millones de euros) al año polinizar manualmente sus cultivos.
“Sin las abejas y miles de otras especies de insectos, nuestro ecosistema no tardaría en colapsar. Las abejas polinizan nuestros árboles y flores silvestres, que luego sustentan a otros insectos, que luego sustentan a las aves, los murciélagos, los mamíferos y todo lo que se encuentra en la cadena alimentaria, proporcionándoles alimento y refugio.
“Las abejas también son responsables de polinizar muchos de los cultivos utilizados para la alimentación animal, lo que significa que ayudan a sustentar la producción de carne, huevos y productos lácteos”.
El científico investigador Quinn añadió: “nos hacemos eco de las advertencias de los conservacionistas, ecologistas y expertos en salud de los polinizadores de que los polinizadores, incluidas las abejas, están amenazados por innumerables factores, incluido el cambio climático, las prácticas agrícolas intensivas, la aparición de nuevos patógenos y el uso de pesticidas. Las abejas reciben la mayor parte de la atención porque estamos muy familiarizados con ellas y por su valor económico.
“Sin embargo, la preocupación por la salud de las abejas debería centrarse realmente en las especies de abejas silvestres que sufren mucho más que las abejas manejadas. Cualquier esfuerzo para protegerse mejor contra estos factores estresantes sería bienvenido”.
El género bacteriano Snodgrassella estudiado también se encuentra en muchas especies de abejas melíferas, abejas sin aguijón y abejorros.
“Descubrimos que las especies de Snodgrassella nativas de los abejorros también se alimentan de compuestos derivados del huésped cuando se trasplantan al intestino de las abejas, pero se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos en otras especies de abejas. Estamos en medio de experimentos integrales para identificar las interacciones entre los pesticidas y toda la microbiota intestinal de las abejas y luego comprender cómo esas interacciones afectan la salud de las abejas”, explicó Quinn.
“Los polinizadores, incluidas las abejas, son vitales para la supervivencia de las plantas silvestres, que a su vez sustentan gran parte de nuestra vida silvestre. También son enormemente importantes para polinizar nuestros cultivos alimentarios, responsables de uno de cada tres bocados que comemos. Lamentablemente, tres especies de abejorros se han extinguido en las últimas décadas y la reciente Lista Roja Europea de Abejas informa que casi una de cada diez especies de abejas silvestres se enfrenta ahora a la extinción”, afirmó un portavoz de The Wildlife Trusts, que actualmente encabeza una campaña para ‘atrás productores de remolacha respetuosos con la naturaleza’.
Aprobado en 2020, una de las prioridades clave de la Comisión Europea Pacto Verde es proteger la biodiversidad y los ecosistemas.
Fuente: Los ácidos orgánicos derivados del huésped permiten la colonización intestinal del simbionte de abejas melíferas Snodgrassella alvi
Publicado en línea: 15 de enero de 2024
DOI: https://www.nature.com/articles/s41564-023-01572-y
Autores: Andrew Quinn, Yassine El Chazli, Stéphane Escrig, Jean Daraspe, Nicolas Neuschwander, Aoife McNally, Christel Genoud, Anders Meibom, Philipp Engel
2024-01-29 09:38:54
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