La disminución de los insectos amenaza muchos ecosistemas en todo el mundo. Si bien los efectos de los pesticidas están bien investigados, ha habido una falta de conocimiento sobre los efectos de otros contaminantes antropogénicos.
por Christian Wißler, Universidad de Bayreuth
Ecologistas animales de la Universidad de Bayreuth han estudiado por primera vez los efectos de las partículas de gases de escape de diésel en los abejorros.
En dos nuevos estudios publicados en Ecology and Evolution y el Journal of Hazardous Materials , demuestran que estas finas partículas de polvo pueden dañar significativamente el organismo de los abejorros si se ingieren permanentemente a través de los alimentos.
Las partículas de escape de los vehículos con motor diésel pueden provocar enfermedades respiratorias o pulmonares en los seres humanos. En la naturaleza, a menudo terminan en el néctar de las flores de las plantas, del que se alimentan los abejorros y otros insectos. Los científicos del grupo de investigación de Ecología Animal de la Universidad de Bayreuth han recreado esta constelación en el laboratorio.
Como organismo modelo, eligieron abejorros de la especie muy extendida Bombus terrestris (abejorro de cola beige ) . En colaboración con la Cátedra de Termodinámica Técnica y Procesos de Transporte de la Universidad de Bayreuth, generaron partículas de escape producidas durante los procesos de combustión en un motor diésel de cuatro cilindros, como el que se encuentra habitualmente en los turismos. Estas partículas se agregaron al agua azucarada que se alimentaba diariamente a los abejorros en el laboratorio.
La cantidad correspondía a la cantidad de partículas de gases de escape diésel que ya se habían detectado en suelos cercanos a carreteras transitadas. Los análisis de las partículas en los laboratorios de Bayreuth han demostrado que están compuestas en parte de carbono elemental, pero también contienen metales pesados y otras sustancias orgánicas, como hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH). Se sospecha que los HAP son tóxicos para los humanos y promueven el desarrollo del cáncer.
Cambios en el microbioma intestinal: indicaciones de un debilitamiento del sistema inmunológico
Después de que los abejorros consumieran partículas de gases de escape en cada comida durante siete días, los científicos observaron un cambio significativo en la composición del microbioma intestinal: de las especies bacterianas que normalmente forman los componentes principales de la flora intestinal de los abejorros, algunas eran mucho más abundantes. , mientras que otros fueron menos abundantes.
En particular, la bacteria Snodgrassella, importante para la formación de una biopelícula que protege el intestino, estaba presente en cantidades muy bajas. Se sabe en investigaciones que tales cambios en el microbioma intestinal debilitan la inmunidad y la resistencia a los patógenos en los insectos, aumentando así su mortalidad.
Disminución del contenido de grasa del cuerpo y aumento de la mortalidad.
En otro estudio, la atención se centró en cómo afectan las partículas al sistema inmunológico de los insectos. Durante diez días, los abejorros ingirieron partículas de escape mezcladas con agua azucarada en concentraciones variables. Después de eso, su contenido de grasa disminuyó significativamente en comparación con los abejorros alimentados con comida normal.
«El contenido reducido de grasa es una indicación de que las partículas desencadenan procesos de desintoxicación en el cuerpo de los abejorros, que están asociados con un mayor consumo de energía. Estos estudios también sugieren la conclusión: la ingesta diaria de partículas de escape a través de los alimentos somete al organismo de los abejorros a estrés «Hemos observado que su mortalidad aumenta significativamente», dice el primer autor Frederic Hüftlein M.Sc., Ph.D. Estudiante del grupo de investigación de Ecología Animal.
Cambios en la expresión genética: más evidencia de una respuesta al estrés que consume mucha energía
También se revelaron cambios significativos en la expresión genética , es decir, la producción de proteínas vitales controladas por genes. El análisis del transcriptoma (es decir, la totalidad de las moléculas de ARN producidas en un momento dado) reveló que la expresión de 324 genes había cambiado. La producción de moléculas de ARN se intensificó en 165 genes, pero disminuyó en 159 genes.
Los cambios observados pueden interpretarse como indicios de que los procesos de degradación en el organismo de los abejorros son favorecidos por las partículas de degradación ingeridas con los alimentos durante un período de tiempo más largo, mientras que los procesos de biosíntesis se ralentizan.
«Hay muchos indicios de que la expresión genética alterada es una respuesta al estrés que ataca y debilita los recursos energéticos de los insectos. En la Universidad de Bayreuth estamos planeando más estudios en un futuro próximo para dilucidar estas relaciones con mayor precisión. «No sólo debemos observar insectos individuales, sino también colonias enteras e incluir, además de los gases de escape de diésel, otros factores de estrés antropogénicos», afirma la Prof. Dra. Heike Feldhaar, jefa del subproyecto «Influencia de las partículas en los insectos» de la red de proyectos de Baviera. BayÖkotox.
Efectos nocivos sólo en caso de absorción crónica de las partículas a través de los alimentos.
Los autores de los nuevos estudios enfatizan que los efectos adversos significativos de los gases de escape del diésel en los abejorros sólo pueden determinarse si las partículas fueron ingeridas a través de los alimentos. Los experimentos en los que los abejorros inhalaron las partículas no mostraron evidencia de efectos adversos para la salud.
«Cuando los abejorros fueron alimentados con las partículas una o varias veces en el transcurso de 48 horas, no hubo reacciones significativas mensurables. También hubo pocos cambios en el contenido de grasa del cuerpo de los abejorros. El factor decisivo para el daño a los abejorros «La absorción de las partículas de gases de escape es crónica, es decir, repetida durante un período de tiempo más largo. Si las plantas y los suelos están contaminados, es posible una exposición crónica a los contaminantes», informa el Dr. Matthias Schott del grupo de investigación de Ecología Animal.
Los autores también señalan que, en condiciones naturales, incluso un efecto no letal de las partículas de escape puede resultar problemático para los abejorros. Esto se debe a que los abejorros en el medio ambiente suelen estar expuestos a varios factores de estrés al mismo tiempo, por ejemplo, otros contaminantes ambientales como los pesticidas o también las altas temperaturas diurnas en verano.
Colaboración interdisciplinar en Bayreuth
«Durante unos diez años se ha observado una rápida disminución de los insectos en numerosas regiones del mundo. Esta evolución es preocupante porque los insectos desempeñan o contribuyen a muchas funciones importantes de los ecosistemas, como la polinización, la descomposición de materia orgánica y el control de plagas. También forman un eslabón indispensable en las redes alimentarias».
«Ahora está claro que la contaminación ambiental es una de las principales razones de este descenso. En la Universidad de Bayreuth queremos utilizar nuestra experiencia para ayudar a aclarar las relaciones entre causas y efectos, también a nivel biológico molecular y celular». dice el Prof. Dr. Christian Laforsch, catedrático de Ecología Animal, refiriéndose a la estrecha colaboración interdisciplinaria en el proyecto BayÖkotox.
Más información: Dimitri Seidenath et al, Las partículas de escape diésel alteran el microbioma intestinal y la expresión genética en el abejorro Bombus terrestris, Ecología y evolución (2023). DOI: 10.1002/ece3.10180
Frederic Hüftlein et al, Efectos de las partículas de escape de diésel en la salud y supervivencia del abejorro de cola beige Bombus terrestris después de una exposición oral aguda y crónica, Journal of Hazardous Materials (2023). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131905
