Cuando las colmenas de las tierras bajas africanas abeja (Apis mellifera scutella) colapso, lo hacen debido a una amenaza interna invisible: la creciente e inmortal clon ejército de una subespecie de abejas rival.
Ese ejército es posible porque las trabajadoras de la subespecie rival: la abeja sudafricana del Cabo (Apis mellifera capensis) – pueden crear copias perfectas de sí mismos, con un individuo que lo ha hecho millones de veces en las últimas tres décadas. Con esta capacidad de clonación perpetua, las abejas del Cabo se cuelan en las colmenas de sus rivales abejas de las tierras bajas y producen copia tras copia (sin necesidad de una reina). Peor aún, estos clones son gorrones, negándose a hacer ningún trabajo.
Ahora, un nuevo estudio ha revelado los fundamentos genéticos de la extraña y formidable adaptación. A diferencia de la mayoría de los animales, e incluso de su propia reina, las trabajadoras no reorganizan el ADN de los huevos que ponen. Esto permite a los trabajadores recrear constantemente una copia perfecta de sí mismos, un clon, cada vez que se reproducen. Según los investigadores, eludir este proceso de reorganización del ADN no se parece a nada que hayan visto.
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«Es increíble. También es increíblemente disfuncional», dijo a WordsSideKick.com el autor principal Benjamin Oldroyd, profesor de genética del comportamiento en la Universidad de Sydney, refiriéndose al hecho de que normalmente se requiere reorganizar para mantener unidos los cromosomas durante el proceso de producción de huevos. «Sin embargo, de alguna manera se las han arreglado para hacerlo [still lay eggs]. Es una locura; No había oído hablar de nada como esto antes, en ningún lado «.
Las abejas obreras y otros insectos sociales tienen la capacidad de reproducirse a través de una forma de reproducción asexual llamada partenogénesis litoca, en la que las hembras producen descendencia femenina a partir de huevos no fertilizados. Cada vez que crea descendencia, la abeja obrera monoparental replicará los cromosomas que recibió de sus padres (una reina y un zángano macho) en cuatro. Luego, toma el material genético de los cuatro cromosomas, lo reorganiza y crea cuatro cromosomas con ese ADN mezclado a través de un proceso llamado recombinación. Esta reorganización garantiza que, incluso con un solo padre, la descendencia futura será genéticamente distinta.
Sin embargo, como solo se seleccionan dos cromosomas de los cuatro y una pareja sexual no introduce material genético nuevo, esto conduce a una pérdida promedio de un tercio de la diversidad genética cada vez que se realiza la mezcla, o cada generación, dijo Oldroyd. . Después de unas pocas generaciones de reproducción partenogenética, la pérdida acumulada de material genético conduce a niveles de diversidad genética que son lo suficientemente bajos como para ser letales.
La mayoría de los insectos sociales, por lo tanto, dependen de una reina que se reproduce sexualmente en su nombre. A cambio, los trabajadores genéticamente diversos mantienen la salud de la colonia y protegen la cría de sus hermanos y primos estrechamente relacionados.
«Es como en una sociedad humana, tenemos esta tensión entre lo que es bueno para el individuo y lo que es bueno para la sociedad, y creamos todas estas normas sociales que nos permiten funcionar», dijo Oldroyd. «En las sociedades de abejas, una de las cosas que evolucionó para reprimir el comportamiento egoísta es [that] los trabajadores generalmente no pueden poner huevos «.
Esto es principalmente cierto en el caso de la abeja del Cabo, que en general se rige por las reglas habituales de reproducción social de insectos, según Oldroyd. Pero las obreras de las abejas del Cabo tienen una mutación genética que les permite poner huevos partenogenéticamente con todo el material genético de los cuatro cromosomas (por lo que no arrojan ninguno de esos cromosomas de alguna manera). Con esa capacidad, pueden prevenir la pérdida inmediata de diversidad genética causada por el proceso de reorganización. Esto les permite clonarse a sí mismos cuando lo deseen durante décadas, incluso si la clonación a un plazo mucho más largo conduce a una población que, en general, no tiene diversidad genética.
Esta superpotencia de clonación coloca a las colonias en un punto de equilibrio mucho más sutil entre el individualismo y la socialidad. Y si se vuelcan, pueden estar en riesgo de extinción, según los investigadores.
Para comprender cómo los clones pueden crear millones de copias de sí mismos y seguir siendo funcionales, Oldroyd y su equipo compararon los genomas de las abejas obreras del Cabo con los de su reina y su descendencia.
Después de obligar a la reina del Cabo a reproducirse asexualmente al colocarle una cinta quirúrgica que le impedía aparearse, el equipo examinó ciertas secuencias de ADN tanto de la reina del Cabo como de las 25 larvas que produjo. Luego, hicieron lo mismo con cuatro obreras de abejas del Cabo y sus 63 larvas.
El equipo descubrió que la descendencia de la reina reproducida asexualmente tenía niveles de recombinación (mezcla de ADN) 100 veces mayores que la descendencia clonada genéticamente idéntica de las obreras, un hallazgo que sugiere que las abejas obreras del Cabo han desarrollado una mutación que evita la recombinación. Sin el riesgo de una pérdida de un tercio de material genético causado por el proceso de reorganización asexual, los trabajadores son libres de crear continuamente copias perfectas de sí mismos.
La capacidad de las obreras para clonar a voluntad coloca a sus colonias en una posición mucho más precaria, especialmente una vez que la reina se va o muere y el antiguo orden social colapsa. En lugar de gastar energía para recuperar a la colonia, los trabajadores se dedicarán a esquemas egoístas, como encontrar formas de colocar a sus clones en posiciones de poder.
«Si se lleva a la reina, por ejemplo, en lugar de criar una nueva reina como lo harían otras especies de abejas, estas abejas simplemente comenzarán a poner huevos», dijo Oldroyd. «También hay celdas, llamadas celdas de reina, donde la reina pone los huevos que contienen futuras reinas. Es perfectamente posible que una trabajadora vuele desde otra colonia, o que una de las trabajadoras existentes en esa colonia venga y reemplace ese huevo de reina con uno de sus huevos clon. De esa manera, pueden reencarnarse genéticamente como una reina «.
Pero un linaje de obreras de las abejas del Cabo ha llevado este comportamiento socialmente parasitario aún más lejos, hasta el punto en que ya no necesitan una reina, y solo existen al hacerse cargo de las colmenas de las abejas melíferas de las tierras bajas africanas. Los miembros que pertenecen a una sola rama de los obreros de las abejas del cabo clon rebeldes se cuelan en las colmenas de abejas melíferas de las tierras bajas africanas, que se utilizan comúnmente para fines agrícolas, y ponen tantos huevos como pueden, que las abejas africanas de las tierras bajas confunden con los suyos y la cría.
El clon parásito de las larvas de la abeja del Cabo está involucrado en esta artimaña, incluso enviando señales a sus desafortunados anfitriones para que los alimenten tanto como sea posible. Este comportamiento de cuco les permite hacer crecer sus cuerpos y sus ovarios casi al tamaño de una reina.
«Los clones de abejas del Cabo no hacen ningún trabajo dentro de esas colmenas porque se han vuelto reproductivos», dijo Oldroyd. «Simplemente se pavonean con esta actitud como, ‘Sí, vas a trabajar para mí’. Muy rápidamente conduce al colapso de la colmena. Como individuos, estos clones son bastante disfuncionales, por lo que es de esperar que desaparezcan. Pero son muy parecidos a las células de un tumor en este aspecto, no es así. importa si cada clon está sano, siempre y cuando haya suficientes para explotar el anfitrión «.
Los trabajadores de las abejas del Cabo que participan en este comportamiento parasitario son los descendientes genéticamente idénticos de un solo trabajador que vivió en 1990, según Oldroyd. Este único linaje de clones es responsable del colapso del 10% de las colonias de abejas de las tierras bajas africanas cada año.
Ahora que los investigadores saben cómo los trabajadores pueden lograr su extraño truco de clonación, quieren descubrir cómo las reinas pueden activar el gen que permite la recombinación y cómo los trabajadores pueden desactivarlo. También quieren investigar las colmenas de las tierras bajas africanas parasitadas por los trabajadores de las abejas del Cabo, para averiguar qué desencadena el colapso de la colmena.
Los investigadores publicaron sus hallazgos el 9 de junio en la revista Proceedings of the Royal Society B.
Publicado originalmente en Live Science.