Las reinas de las especies de abejas sin aguijón (Meliponini) enfrentan un dilema reproductivo. Si se aparean con machos con los que resultan compartir el mismo gen de determinación del sexo, la mitad de su descendencia consistirá en machos, y la mano de obra de la colonia se reducirá a la mitad, dado que efectivamente solo las mujeres son trabajadoras.

Además, los machos con material genético tanto paterno como materno (diploide) como resultado de esta desafortunada elección de la reina solo consumen los recursos recolectados por las obreras y suelen ser estériles, contribuyendo a la disminución de las posibilidades de reproducción de la colonia. Un proyecto de investigación apoyado por la Fundación de Investigación de São Paulo (FAPESP) que involucra a un equipo de científicos en universidades de Brasil, Bélgica, y el Reino Unido muestra que la aparición de machos diploides de este tipo de apareamiento también conduce a la muerte de la reina en colonias de la especie de abeja sin aguijón Scaptotrigona depilis.

Según Ayrton Vollet-Neto, primer autor del estudio, los resultados sugieren que este comportamiento puede ser común a todas las especies de abejas sin aguijón porque ocurre en géneros filogenéticamente distantes.

Una posible explicación para la muerte de una reina que no cumple con el rol de mantener una tasa proporcional de abejas obreras en la colonia es que una reina hija de reemplazo podrá aparearse y asegurar la supervivencia de la colonia. De lo contrario, el resultado más probable sería la muerte de la colonia. "Si la reina muere rápidamente, puede ser reemplazada por una hija que tendrá la oportunidad de aparearse con un macho que no tenga el mismo alelo sexual, "Dijo Vollet-Neto.

Los resultados del estudio se han publicado en la Revista de ecología química .

Accidente genético daña el control del prole masculino

Vollet-Neto explica que las abejas hembras sin aguijón pueden elegir el sexo de su descendencia, un rasgo que comparten con todos los insectos del orden Hymenoptera, que incluyen hormigas y avispas, así como abejas.

Las abejas reinas sin aguijón se aparean solo una vez en toda su vida. Esto sucede cuando son muy jóvenes. Almacenan esperma en la espermateca, un órgano ubicado en el abdomen. Al fertilizar óvulos con espermatozoides de la espermateca, generan hembras diploides, que tienen dos copias de cada gen (una de cada padre) en sus células.

Cuando las reinas quieren producir machos, cierran un canal en la espermateca para evitar la fertilización de los óvulos. Los machos haploides (con solo genes maternos) nacen de huevos no fertilizados. "Los insectos del orden Hymenoptera se diferencian de otros insectos y de los humanos en lo que respecta a la determinación del sexo porque los machos no tienen padre y nacen de huevos no fertilizados, "Dijo Vollet-Neto.

Sin embargo, el mecanismo de determinación del sexo en las abejas sin aguijón puede fallar. Por una mala suerte la reina puede aparearse con un macho cuya composición genética conduce a la producción de machos diploides en lugar de hembras, él explicó.

La razón es que la determinación del sexo en los himenópteros suele estar controlada por un gen de determinación complementaria del sexo (CSD), que puede tener o no dos alelos (copias). Es más, si hay dos alelos, pueden ser idénticos o diferentes. Si solo hay un alelo, el resultado es un macho. Si hay dos alelos diferentes en un macho diploide, el resultado es una mujer. Si hay dos alelos idénticos, el resultado es otro macho diploide en lugar de una hembra.

"Cuando hay dos copias idénticas del gen CSD, la fisiología del insecto lo interpreta como si tuviera solo uno. Esto da como resultado un macho diploide, "Explicó Vollet-Neto.

El "hedor masculino" provoca disturbios en la colonia

Para remediar el problema creado cuando la reina elige una pareja con el mismo alelo del sexo, las obreras de la abeja melífera Apis mellifera, por ejemplo, son capaces de detectar y matar las larvas masculinas diploides al principio de su desarrollo. Esto evita un desperdicio de recursos y tiempo que se invertiría en criarlos sin retorno para la colonia.

En el caso de las abejas sin aguijón, hay poca evidencia de tal comportamiento. Los trabajadores no tienen acceso a las celdas de cría para eliminar los machos diploides inmaduros porque las celdas se sellan después de la oviposición y contienen todos los recursos necesarios para que las larvas se desarrollen.

Para probar la hipótesis de que las abejas sin aguijón también tienen formas de remediar las consecuencias de la producción de machos diploides, Los investigadores realizaron un experimento en el que sacaron reinas de colonias de S. depilis donde los machos diploides estaban a punto de eclosionar y las reemplazaron con reinas "sanas". que no produjo descendencia con este rasgo.

El experimento mostró que todas las reinas "sanas" introducidas en las colonias donde los machos diploides estaban a punto de emerger murieron en 10-20 días. mientras que las reinas introducidas en 20 colonias de control sin emergencia de machos diploides no murieron.

"Estas reinas 'sanas' no fueron responsables de producir los machos diploides que emergieron en las colonias, por lo que la conclusión a la que llegamos fue que su muerte estaba determinada por la aparición de machos diploides, "Dijo Vollet-Neto.

Basado en este hallazgo, Luego, los investigadores probaron la hipótesis de que los perfiles de hidrocarburos cuticulares de los machos diploides sirvieron de alguna manera como una señal química para la ejecución de la reina.

La cutícula es una capa extracelular que cubre por completo la superficie externa de los insectos sociales. Los hidrocarburos cuticulares actúan como una firma química para cada individuo de la colonia.

Para probar su hipótesis, los investigadores compararon los perfiles químicos de los machos diploides y haploides en cero, cinco y diez días de edad. El análisis mediante cromatografía de gases junto con espectrometría de masas mostró que el perfil de hidrocarburos cuticulares de los machos diploides difería significativamente del de los machos haploides a medida que envejecían y que esto ocurrió aproximadamente 10 días después de la emergencia, precisamente cuando las reinas comenzaron a morir.

"Esto sugiere que las diferencias en el perfil químico masculino pueden actuar como señales para desencadenar la muerte de la reina, ", Dijo Vollet-Neto." Pero se necesita más investigación para confirmar o refutar esta hipótesis ".