Investigadores alemanes comprobaron que la actividad de circuitos neuronales asociados con un gen específico determina qué tareas realizan las obreras según su edad.
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Raúl Méndez C.
La distribución del trabajo dentro de una colonia de abejas melíferas depende de mecanismos neuronales capaces de orientar el comportamiento de las obreras sin necesidad de una autoridad central que asigne cada tarea.
Un equipo de biólogos de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf y de las universidades de Colonia y Frankfurt am Main investigó cómo la actividad cerebral interviene en la organización de las labores realizadas por las abejas Apis mellifera.
Los investigadores lograron modificar el comportamiento laboral de las obreras al inhibir de manera selectiva determinados circuitos neuronales vinculados con el gen doublesex. Los resultados fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
El hallazgo aporta una explicación biológica a la compleja organización social de las colonias de abejas, donde miles de individuos coordinan cuidados, construcción, vigilancia y búsqueda de alimento sin una planificación centralizada.
Las tareas cambian con la edad de las obreras
Las abejas obreras desempeñan distintas funciones a lo largo de su vida. Las más jóvenes cuidan a la reina y a las larvas, mientras que posteriormente participan en la construcción de panales y en la protección de la colmena.
Solo durante las etapas más avanzadas de su vida las obreras abandonan habitualmente el nido para recolectar néctar, polen y otros recursos. Esta división del trabajo por edades permite que la colonia mantenga simultáneamente la cría, las reservas y la actividad exterior.
La organización interna también resulta fundamental durante procesos colectivos como la formación de enjambres y nuevas colonias, cuando diferentes grupos de obreras deben asumir funciones específicas para asegurar la continuidad del conjunto.
El cerebro de una abeja contiene alrededor de un millón de neuronas. Aunque esta cifra es reducida frente a la de los vertebrados, sus circuitos permiten ejecutar comportamientos complejos, responder a señales sociales y cambiar de función conforme avanza la vida del insecto.
El gen doublesex ofreció la principal pista
Investigaciones anteriores del grupo dirigido por el profesor Martin Beye, del Instituto de Genética Evolutiva de la Universidad Heinrich Heine, habían mostrado que las obreras de mayor edad volvían a cuidar a la reina cuando el gen doublesex era desactivado.
Ese comportamiento llamó la atención porque el cuidado de la reina corresponde normalmente a las abejas jóvenes. La alteración del gen parecía devolver a las obreras mayores a una función que ya habían abandonado durante su desarrollo.
Como el gen se encuentra activo únicamente en determinados circuitos neuronales, los científicos lo utilizaron para estudiar de forma precisa cuáles regiones del cerebro controlan la distribución de las tareas dentro de la colonia.
La relación entre genes, cerebro y conducta también ha sido examinada mediante estudios sobre la evolución de los cerebros de las abejas melíferas, especialmente al comparar obreras recolectoras, nodrizas y reinas.
La inhibición neuronal modificó el comportamiento
Para comprobar el papel de estos circuitos, los investigadores hicieron que el gen expresara una proteína capaz de silenciar neuronas. La proteína fue activada mediante la administración de una sustancia específica en la alimentación de las abejas.
La técnica permitió inhibir selectivamente la actividad de las neuronas relacionadas con doublesex sin bloquear de forma general el funcionamiento del cerebro. De esta manera, el equipo pudo observar directamente cómo cambiaban las tareas de las obreras.
Cuando los circuitos fueron inhibidos, las abejas de mayor edad retomaron el cuidado de la reina, una labor característica de los individuos jóvenes. Cuando la actividad neuronal no fue alterada, las obreras mantuvieron el comportamiento correspondiente a su edad.
La autora principal del estudio, Jana Seiler, explicó que el procedimiento permitió controlar qué tareas realizaban las obreras. El cambio confirmó que la división del trabajo no depende solamente de señales externas, sino también de mecanismos internos del sistema nervioso.
Los circuitos neuronales sostienen la cooperación social
Los resultados indican que la inhibición de ciertas áreas del cerebro activa otros circuitos y modifica la conducta laboral. El intercambio de información entre distintas redes neuronales sería, por tanto, un componente central de la organización de la colonia.
Este mecanismo ayuda a explicar cómo las abejas cooperan sin disponer de un esquema general de trabajo. Cada individuo responde a su edad, estado fisiológico, actividad cerebral y señales recibidas dentro del nido.
La coordinación colectiva también se observa en funciones como la defensa sanitaria. Las colonias aplican formas de inmunidad social y comportamiento higiénico mediante las cuales las obreras limpian la colmena, eliminan crías enfermas y reducen la propagación de patógenos.
Martin Beye señaló que la posibilidad de controlar experimentalmente el comportamiento social abre nuevas oportunidades para estudiar la diversidad de conductas innatas y los fundamentos biológicos de la cooperación entre animales.
El trabajo sugiere que la capacidad de las abejas y otros organismos sociales para colaborar de manera eficiente sin una planificación explícita puede estar contenida en la interacción de sus circuitos neuronales.
Un avance para comprender la biología de las colonias
La investigación no plantea una aplicación directa para modificar el trabajo de las abejas en los apiarios, sino una herramienta experimental para comprender cómo el cerebro produce comportamientos sociales coordinados.
Conocer estos mecanismos puede ampliar el estudio de la biología de las colonias, la evolución del comportamiento y la forma en que los insectos sociales responden a cambios internos o ambientales.
La división del trabajo resulta esencial para mantener la alimentación de las larvas, el cuidado de la reina, la defensa del nido, la construcción de los panales y la recolección de recursos. Cualquier alteración de estas funciones puede afectar la estabilidad de la colonia y su papel como polinizadora.
El estudio, titulado Inhibitory modulation of age-dependent behavior through dsx-expressing cells in honeybees, establece una relación causal entre circuitos neuronales específicos y las tareas que las abejas obreras realizan durante las diferentes etapas de su vida.
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