Algunos insectos (p. ej., hormigas y algunas abejas) viven en sociedades o colonias intrincadamente estructuradas. Sus colonias pueden estar formadas por miles de individuos especializados en diferentes tareas. La mayoría de los individuos son estériles y dedican su vida a las tareas de la colonia, como recolectar comida o alimentar a las crías. Cada vez más datos sugieren un vínculo entre la microbiota intestinal y el comportamiento social animal. Este vínculo se ha estudiado previamente mediante la observación de interacciones de pares de individuos, pero no a nivel social en un animal "hipersocial". Este vacío de conocimiento fue llenado por los descubrimientos realizados por el Dr. Joanito Liberti, becario postdoctoral en los departamentos de Microbiología Fundamental (DMF) y Ecología y Evolución (DEE) de la UNIL, y Tomas Kay, estudiante de doctorado en la DEE, co-primer autores del artículo publicado en la revista Nature Ecology &Evolution

Una microbiota sencilla y manejable

La abeja melífera es un modelo muy útil porque alberga una microbiota simple compuesta por unas quince especies de bacterias. Las mismas especies bacterianas están presentes en los intestinos de las abejas en todo el mundo. “Una mayor estabilidad en la microbiota que la de la mayoría de los insectos sociales”, apunta Joanito Liberti. Todos estos microbios son cultivables en el laboratorio y un equipo dirigido por Philipp Engel (co-último autor de la publicación y profesor asociado de la DMF) tiene colecciones de cepas bacterianas listas para ser analizadas. Además, es bastante fácil obtener abejas sin microbios intestinales sin usar antibióticos, lo que podría tener efectos secundarios y sesgar los resultados de los experimentos. ¿Cómo? De un marco de colmena, todo lo que debe hacer es extraer con cuidado y paciencia las pupas (que tienen intestinos estériles) desde el interior de sus celdas selladas. Luego, las abejas pueden colonizarse experimentalmente con bacterias conocidas, lo que permite estudiar el impacto de estas bacterias en los animales de manera precisa.

El resultado de una colaboración entre científicos y abejas

El becario postdoctoral, que trabaja en dos laboratorios, se ha beneficiado de la experiencia complementaria entre los investigadores de microbiota de abejas en el DMF y el conocimiento sobre el seguimiento automatizado del comportamiento de un equipo dirigido por Laurent Keller (profesor titular de la DEE). “Doscientas abejas libres de microbiota intestinal se dividieron en dos grupos, uno colonizado por una mezcla representativa de microbios intestinales y el otro estéril, es decir, con 100 a 1000 veces menos microbios que el grupo colonizado”, dice Joanito Liberti. "Este experimento se realizó en nueve colonias".

"Como hacemos regularmente con las hormigas, adjuntamos un código QR único a cada abeja para permitir el seguimiento automático a nivel individual", dice Tomas Kay (vea las identificaciones en el video). Monitoreados durante más de 150 horas, se registraron sus interacciones y se contaron las interacciones "cara a cara" (a través de sus antenas o de sus bocas, llamadas probóscide) (vea las líneas amarillas que representan todos los tipos de interacción en el video). Los investigadores encontraron que las abejas con una microbiota reducida interactuaban menos entre sí que las abejas que habían sido colonizadas experimentalmente. Además, estos últimos formaron redes sociales más estructuradas que los primeros. "Cada animal tiene mejores amigos con los que interactúa preferentemente", dice Philipp Engel, mejorando la eficiencia del desempeño de tareas dentro del grupo.

El eje intestino-cerebro

Si bien los mecanismos subyacentes siguen siendo desconocidos, los biólogos encontraron algunas primeras indicaciones. En los cerebros de abejas colonizadas con microbiota intestinal, ciertas moléculas (que son fundamentales para el funcionamiento del cerebro) eran más abundantes que en los cerebros de abejas sin microbiota. Por ejemplo, la serina y la ornitina eran más abundantes en los cerebros de las abejas colonizadas por microbiota y en los cerebros de las abejas que interactuaban con más frecuencia. Además, la bacteria influyó en la expresión de ciertos genes en el intestino y en la región del cerebro responsable de la percepción de los estímulos olfativos (a través de las antenas) y gustativos (a través de la boca).

“Estos datos sugieren que existe una relación entre las funciones cerebrales esenciales para el comportamiento social de las abejas y su microbiota intestinal”, apunta Joanito Liberti. Una emergencia ambiental La microbiota intestinal de las abejas puede verse afectada por la exposición a pesticidas (p. ej., neonicotinoides) o herbicidas (p. ej., glifosato). Por lo tanto, el uso de estos productos tóxicos podría alterar el correcto funcionamiento del cerebro y, en última instancia, la organización social natural de las colonias.

"De hecho, las interacciones cabeza a cabeza son esenciales para la transmisión de información vital", dice el profesor Engel. “El interés general por el eje 'intestino-cerebro' está creciendo y esta vía debe seguir siendo explorada”, concluye el primer autor del artículo. + Explora más

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