Un antibiótico rociado en cultivos de huerta para combatir enfermedades bacterianas ralentiza la cognición de los abejorros y reduce su eficiencia de búsqueda de alimento, según un estudio de laboratorio.
por Carol Clark, Universidad de Emory
Las actas de la Royal Society B publicaron los hallazgos de científicos de la Universidad de Emory y la Universidad de Washington.
La investigación se centró en la estreptomicina, un antibiótico utilizado cada vez más en la agricultura estadounidense durante la última década.
“Nadie ha examinado los impactos potenciales en los polinizadores de la fumigación al voleo de antibióticos en la agricultura, a pesar de su uso generalizado”, dice Laura Avila, coautora principal del artículo y becaria postdoctoral en el Departamento de Biología de Emory.
El estudio actual se basó en experimentos de laboratorio que utilizaron un límite superior de exposición dietética de estreptomicina a los abejorros. No se sabe si los abejorros silvestres se ven afectados por la fumigación agrícola de estreptomicina o si están expuestos a la concentración probada en el campo.
“Este artículo es un primer paso para comprender si el uso de estreptomicina en los cultivos alimentarios puede estar afectando a los polinizadores que benefician a la agricultura”, dice Berry Brosi, autor principal del artículo. Brosi comenzó a trabajar como miembro de la facultad en el Departamento de Ciencias Ambientales de Emory y actualmente trabaja en la Universidad de Washington.
Financiados por una subvención del Departamento de Agricultura de EE. UU., los investigadores ahora realizarán estudios de campo donde se rocía estreptomicina en huertos frutales. Si se encuentra un impacto perjudicial en los abejorros, los investigadores esperan proporcionar evidencia para respaldar las recomendaciones de métodos y políticas que puedan servir mejor a los agricultores.
“La producción de nuestros alimentos, los medios de subsistencia de los agricultores y la salud de los polinizadores están todos relacionados”, dice Brosi. “Es de vital importancia encontrar formas de mantener la producción agrícola y al mismo tiempo conservar los servicios del ecosistema, incluida la polinización, que proporciona un ecosistema biodiverso”.
Con base en evidencia establecida, los investigadores plantean la hipótesis de que el impacto negativo de la estreptomicina en los abejorros observado en los experimentos de laboratorio puede deberse a la alteración del microbioma de los insectos.
“Sabemos que los antibióticos pueden agotar los microbios beneficiosos, junto con los patógenos”, dice Ávila. “Eso es cierto ya sea que los consumidores de antibióticos sean personas, otros animales o insectos”.
Ávila es miembro del laboratorio de Nicole Gerardo, profesora de biología en Emory y entomóloga que estudia la coevolución de los sistemas insecto-microbio.
Durante la última década, el rociado de antibióticos en los cultivos de EE. UU. ha aumentado exponencialmente a medida que los agricultores luchan contra el aumento de las infecciones bacterianas en las plantas. El “fuego bacteriano” puede hacer que las flores y los brotes de los manzanos y los perales se vuelvan negros, haciéndolos parecer quemados por el fuego, y también puede matar árboles enteros. El “enverdecimiento de los cítricos”, también conocido como “enfermedad del dragón amarillo”, hace que los cítricos se vuelvan verdes, amargos e inutilizables y ha devastado millones de acres de cultivos en los Estados Unidos y en el extranjero.
“He visto la lucha de ganarse la vida con la producción de cultivos, lo costoso y difícil que puede ser controlar enfermedades y plagas”, dice Ávila, quien creció en una región productora de café de Costa Rica.
Bosques en gran parte vírgenes bordeaban la granja de su familia. “La diversidad que nos rodeaba me fascinaba”, dice Ávila. “Decidí convertirme en biólogo de abejas porque quería entender cómo el entorno natural puede influir en la producción agrícola y viceversa”.
El setenta y cinco por ciento de los cultivos alimentarios del mundo dependen de la polinización de al menos una de las más de 100 000 especies de polinizadores, incluidas 20 000 especies de abejas, así como otros insectos y vertebrados como pájaros y murciélagos. Y, sin embargo, muchas de las especies de insectos polinizadores, en particular las abejas, enfrentan riesgos de extinción.
Estudios previos han demostrado que el antibiótico tetraciclina, utilizado para tratar patógenos en colmenas de abejas manejadas, puede alterar el microbioma intestinal de los insectos e indirectamente aumentar la susceptibilidad a los patógenos y la mortalidad. También se ha descubierto que la exposición a altas concentraciones de oxitetraciclina tiene un efecto similar en el microbioma intestinal del abejorro, lo que reduce su inmunidad a los patógenos. Y se ha descubierto que la exposición a altas dosis de tetraciclina afecta el aprendizaje de las abejas, mientras que la oxitetraciclina retrasa el inicio de la búsqueda de alimento en las colonias gestionadas.
Para el artículo actual, los investigadores realizaron experimentos de laboratorio con abejorros controlados, Bombus impatiens, para probar los efectos de una exposición dietética de límite superior a la estreptomicina. La mitad de las abejas fueron alimentadas con sacarosa simple o agua azucarada para simular el néctar. Las abejas restantes fueron alimentadas con sacarosa dosificada con estreptomicina.
Después de dos días con esta dieta, a las abejas se les presentaron tiras de cartón de diferentes colores, una amarilla y otra azul. Un color estaba saturado con agua corriente y el otro estaba saturado con sacarosa. En una serie de pruebas de entrenamiento, a cada abeja se le presentó una sola tira de color hasta que la tocó con sus antenas o probóscide.
Los investigadores midieron el número de ensayos que le tomó a una abeja mostrar preferencia por las tiras de color saturadas con sacarosa. Las abejas alimentadas con estreptomicina a menudo requerían aproximadamente tres veces más ensayos para hacer la asociación, en relación con las otras abejas. Las abejas tratadas con antibióticos también tenían más probabilidades de mostrar un comportamiento de evitación hacia cualquiera de los estímulos.
A las abejas que superaron un umbral de entrenamiento se les realizó una prueba de memoria a corto plazo cinco minutos después. A cada abeja se le presentaron ambas tiras de cartón simultáneamente y se le permitió seleccionar una. La tasa a la que las abejas que recibieron dosis de estreptomicina seleccionaron la recompensa de sacarosa fue de alrededor del 55 por ciento, mientras que las abejas no tratadas seleccionaron la sacarosa a una tasa de casi el 87 por ciento.
Para evaluar la capacidad de alimentación, se realizaron ensayos en una cámara de alimentación que contenía una variedad experimental de flores artificiales que dispensaban sacarosa o agua corriente. Las flores eran azules o amarillas, pero idénticas en tamaño y forma. Cada abeja estaba equipada con una diminuta “mochila” de identificador de radiofrecuencia ultraligera para monitorear sus movimientos entre las flores artificiales, cada una de las cuales estaba equipada con una antena de corto alcance y un sistema de seguimiento.
Los resultados analizados por computadora mostraron que las abejas expuestas a antibióticos visitaron muchas menos flores que recompensan con sacarosa en relación con las abejas de control.
En la primavera, Ávila y Brosi iniciarán estudios de campo para determinar si la fumigación al voleo con estreptomicina afecta a los abejorros en los huertos de perales.
“Me sorprendió el fuerte efecto que encontramos de la estreptomicina en los abejorros en los experimentos de laboratorio”, dice Brosi. “Eso hace que sea imperativo saber si vemos efectos similares en un entorno agrícola”.
El momento de la aplicación del antibiótico, la cantidad aplicada y las posibles alternativas al uso de un antibiótico pueden ser posibles métodos de mitigación si la investigación de campo identifica impactos dañinos en los abejorros por la fumigación agrícola con estreptomicina , señalan los investigadores.
