El gen de la abeja melífera especifica el comportamiento colectivo, según muestra una investigación

Investigadores de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) están colaborando con colegas de Frankfurt/Main, Oxford y Würzburg para investigar cómo el complejo comportamiento cooperativo de las abejas (Apis mellifera) está programado genéticamente para que pueda transmitirse a las generaciones siguientes.

Tal y como explican en la revista Avances científicosellos encontré una respuesta en lo que se conoce como gen del doble sexo (dsx).

Las interacciones conductuales entre organismos son fundamentales y, a menudo, se heredan. Todo ser humano y todo animal interactúa con otros individuos de su grupo social de una forma u otra a través de su comportamiento. En el reino animal, esto tiene ventajas considerables en la búsqueda colectiva de alimentos, la defensa contra los depredadores y la crianza de las crías.

En algunos animales, como las abejas, los vínculos de comportamiento social son tan fuertes que los miembros individuales forman una sociedad muy unida que funciona colectivamente como un único «superorganismo». A través de su comportamiento individual, miles de abejas obreras protegen a toda la colonia, la alimentan y cuidan a sus crías.

El profesor Dr. Martin Beye, director del Instituto de Genética Evolutiva del HHU y autor correspondiente del estudio, subraya: «El repertorio de comportamiento de cada abeja y su función en la colonia no se aprenden, sino que se heredan. Hasta ahora , no se sabía cómo se codificaban genéticamente comportamientos tan complejos».

Junto con colegas de las universidades de Frankfurt/Main, Oxford y Würzburg, el equipo de investigadores del HHU dirigido por Beye y la primera autora, la Dra. Vivien Sommer, ha descubierto que un gen especial conocido como dsx especifica el comportamiento específico de las abejas obreras.

Sommer dice: «El gen programa si una abeja obrera realiza una tarea en la colonia y durante cuánto tiempo. Esto incluye tareas colectivas como el cuidado de las larvas o la búsqueda de alimentos y el intercambio social de fuentes de alimentos, por ejemplo».

En sus investigaciones, los biólogos utilizaron las tijeras genéticas CRISPR/Cas9 para modificar o desactivar el gen dsx en abejas seleccionadas. Adjuntaron un código QR a las abejas manipuladas y luego monitorearon su comportamiento en la colmena con cámaras. Las secuencias de vídeo resultantes se analizaron con el apoyo de inteligencia artificial para determinar los patrones de comportamiento individuales de las abejas.

Sommer añade: «Nuestra pregunta central era si los patrones de comportamiento heredados cambiaron como resultado de la modificación genética y cómo. Tales cambios deben reflejarse en el sistema nervioso de las abejas obreras, donde se controla el comportamiento específico».

Los investigadores introdujeron proteína verde fluorescente (GFP) en la secuencia dsx para que GFP se produjera junto con la proteína dsx. Luego se podrían observar los circuitos neuronales mediante microscopía de fluorescencia, tanto en las abejas no modificadas como en aquellas con modificaciones genéticas.

«Pudimos utilizar estas herramientas para ver exactamente qué vías neuronales crea el gen dsx en el cerebro y cómo este gen, a su vez, especifica los patrones de comportamiento heredados de las abejas», explica la investigadora doctoral Jana Seiler, que también es coautora del libro el estudio.

«Nuestros hallazgos indican un programa genético fundamental que determina los circuitos neuronales y el comportamiento de las abejas obreras», afirma el profesor Dr. Wolfgang Rössler del Departamento de Fisiología del Comportamiento y Sociobiología, quien dirigió el estudio en la Universidad de Würzburg.

En el siguiente paso, los investigadores quieren pasar del nivel de la abeja individual al superorganismo de la colonia de abejas.

Alina Sturm, que también es investigadora doctoral en HHU y coautora del estudio, añade: «Esperamos encontrar el vínculo entre la programación individual y el comportamiento coordinado de muchos individuos».