Bumble abejas en la colonia de laboratorio. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Busque información sobre "automedicación" y probablemente encuentre descripciones de las innumerables formas en que los humanos usamos drogas para resolver problemas. De hecho, el consumo de moléculas biológicamente activas, muchas de las cuales provienen de plantas, para cambiar nuestros cuerpos y mentes parece un rasgo quintaesencialmente humano.

Pero las plantas también ocupan un lugar destacado en las dietas de muchos animales. Un crecimiento cuerpo de investigación sugiere que algunos animales pueden obtener beneficios medicinales de la química de las plantas, y tal vez incluso buscar estos químicos cuando están enfermos. Los chimpancés comen ciertas hojas que tienen propiedades para matar parásitos. Se han observado elefantes embarazadas comiendo material vegetal de árboles que los humanos usan para inducir el parto. Es posible que incluso haya visto a su perro o gato mascota comer pasto, lo que no les proporciona ninguna nutrición, en lo que se cree que es un esfuerzo por auto-tratar las náuseas al provocar el vómito.

En mi investigación, he visto cómo las abejas abejorro se ven afectadas por este tipo de compuestos biológicamente activos. Con colegas, descubrí que ciertas sustancias químicas vegetales presentes de forma natural en el néctar y el polen pueden beneficiar a las abejas infectadas con agentes patógenos. Las abejas incluso pueden cambiar su comportamiento de alimentación cuando se infectan a fin de maximizar la recolección de estos productos químicos. ¿Podrían los químicos de las plantas presentes en forma natural en las flores ser parte de una solución a las disminuciones preocupantes de las abejas silvestres y controladas?

¿Por qué las plantas producen estos productos químicos?

En la parte superior de los compuestos plantas hacen para llevar a cabo las tareas "primarios" de la fotosíntesis, crecimiento y reproducción, las plantas también sintetizan compuestos denominados metabolitos secundarios. Estas moléculas tienen muchos propósitos, pero el principal de ellos es la defensa. Estos productos químicos hacen que las hojas y otros tejidos comestibles o tóxicas para los herbívoros que de otro modo Chomp de distancia.

Muchos estudios de coevolución centrarse en las interacciones planta-herbívoro mediadas por la química de las plantas. Una 'carrera armamentista' entre plantas y herbívoros se ha desarrollado a lo largo de escalas de tiempo, con los herbívoros adaptándose para tolerar e incluso especializarse en plantas tóxicas, mientras que las plantas parecen haber desarrollado nuevas toxinas para mantenerse por delante de sus consumidores.

Para las larvas de monarca, el algodoncillo del pantano es a la vez armario de cocina y botiquín. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Los herbívoros pueden experimentar beneficios, costos o una combinación de ambos cuando consumen metabolitos secundarios de la planta. Por ejemplo, las larvas de mariposa monarca son herbívoros especializados de algodoncillo, que contienen esteroides tóxicos llamados cardenólidos. Mientras monarcas concentrar selectivamente cardenólidos en sus propios cuerpos como defensa contra depredadores como las aves, también pueden sufrir un ritmo de crecimiento más lento y un mayor riesgo de mortalidad como consecuencia de la exposición a estos compuestos tóxicos.

Curiosamente, los metabolitos secundarios no solo se encuentran en las hojas. También están presentes en los tejidos cuya función aparente es atraer en lugar de repeler, incluidas las frutas y las flores. Por ejemplo, se sabe desde hace tiempo que el néctar floral comúnmente contiene metabolitos secundarios, incluidos aminoácidos no proteicos, alcaloides, fenólicos, glucósidos y terpenoides. Sin embargo, se sabe muy poco sobre cómo o si estos químicos afectan a los polinizadores, como las abejas.

¿Podrían los metabolitos secundarios influir en las interacciones de las plantas con los polinizadores, al igual que afectan las interacciones con los consumidores herbívoros de tejido foliar? Al igual que otros herbívoros, ¿podrían las abejas también beneficiarse al consumir estos compuestos vegetales? ¿Podría el consumo de metabolitos secundarios ayudar a las abejas a hacer frente a los parásitos y patógenos implicados en la disminución de abejas silvestres y maltratadas?

Compuestos vegetales disminuyen los parásitos en las abejas

Con colegas en los laboratorios de Rebecca Irwin en Dartmouth College y Lynn Adler en la Universidad de Massachusetts, Amherst, investigué estas preguntas en una nuevo estudio. Descubrimos que una variedad estructuralmente diversa de compuestos de metabolitos secundarios de plantas que se encuentran en el néctar floral puede reducir la carga de parásitos en abejorros.

En un entorno de laboratorio, infectamos la abeja común del este (Bombus impatiens) con un parásito intestinal protozoario, Crithidia bombi, que se sabe que reduce la longevidad de abejorros y el éxito reproductivo. Luego alimentamos a las abejas diariamente ya sea con una dieta control de néctar solo con sacarosa o con uno de los ocho compuestos secundarios de metabolitos que ocurren naturalmente en el néctar de las plantas visitadas por abejorros en la naturaleza.

Después de una semana, contamos las células del parásito en las agallas de las abejas. En general, una dieta que contiene metabolitos secundarios reduce fuertemente la carga de la enfermedad de las abejas. La mitad de los compuestos tuvo un efecto estadísticamente significativo por sí mismos. El compuesto con el efecto más fuerte fue el alcaloide del tabaco anabasina, que redujo la carga de parásitos en más de 80%; otros compuestos que protegían a las abejas de los parásitos incluían otro alcaloide del tabaco, la nicotina, el terpenoide timol, que se encuentra en el néctar de tilos, y el catalpol, un glucósido iridoide que se encuentra en el néctar de la cabeza de tortuga, una planta de humedal del este de América del Norte.

Esperábamos que las abejas también pudieran incurrir en costos cuando consumieran estos compuestos. Pero descubrimos que ninguno de los productos químicos tenía un efecto sobre la longevidad de las abejas. Anabasine, el compuesto con el mayor beneficio antiparasitario, impuso un costo reproductivo, aumentando el número de días necesarios para que las abejas maduren y pongan huevos. A pesar de este retraso, sin embargo, no hubo diferencias en el rendimiento reproductivo final en nuestro experimento.

Esta investigación demuestra claramente que las abejas silvestres pueden beneficiarse cuando consumen los metabolitos secundarios presentes de forma natural en el néctar floral. Y la exposición de por vida de las abejas a estos compuestos es probablemente aún mayor, ya que también los consumen en el polen y como larva.

En otra investigación, hemos descubierto evidencia de que algunos de los compuestos con función antiparasitaria son buscados por las abejas cuando tienen parásitos, pero no cuando están sanos. Al menos en algunos contextos, incluido un experimento de campo con abejas silvestres infectadas naturalmente con Crithidia bombi - las abejorros toman decisiones de alimentación en respuesta al estado del parásito, similar a otros animales que se automedican.

¿Una receta para poblaciones de abejas luchadoras?

Entonces, ¿qué pasa con las aplicaciones prácticas: podría aprovecharse esta investigación para ayudar a la disminución de las poblaciones de abejas? No lo sabemos todavía Sin embargo, nuestros hallazgos sugieren algunas preguntas interesantes sobre la gestión del paisaje, la jardinería del hábitat de los polinizadores y las prácticas agrícolas.

En futuros trabajos, planeamos investigar si plantar plantas particulares alrededor de apiarios y granjas resultaría en poblaciones de abejas más sanas. ¿Las plantas nativas son fuentes importantes de compuestos medicinales para las abejas con las cuales comparten largas historias evolutivas? ¿Las granjas que dependen de polinizadores de abejas silvestres para la entrega del "servicio ecosistémico" de polinización se pueden manejar mejor para apoyar la salud de las abejas?

La entrega de metabolitos secundarios de néctar y polen a las abejas enfermas probablemente no sea la única herramienta necesaria para promover la sostenibilidad a largo plazo de estos animales ecológica y económicamente importantes. Pero parece que esto podría ser al menos parte de la solución. La agricultura puede cerrar el círculo, reconociendo que para beneficiarse de un servicio ecosistémico entregado por animales salvajes, debemos considerar sus requisitos de hábitat.

Este artículo se publicó originalmente el La conversación.
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Sobre la autora

Leif Richardson es becario de investigación posdoctoral del Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del USDA en Universidad de Vermont. Trabaja en interacciones multiespecie centradas en las plantas y sus polinizadores, especialmente las abejas. Él estudia cómo los polinizadores de abejas silvestres del arándano comercial se ven afectados por la química de las plantas y cómo las interacciones de las plantas con los hongos micorrízicos afectan la salud de las abejas. Otro interés de investigación es el uso de datos de especímenes de museos para estudiar los patrones de disminución en las especies de abejorros de América del Norte y Europa. Visita su sitio web: www.leifrichardson.org/

Libro co-escrito por Leif Richardson:

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