Los neonicotinoides pueden reducir la diversidad genética de la colonia de abejas

Cualquier efecto negativo de estos productos químicos agrícolas en el éxito de apareamiento de las reinas puede tener graves consecuencias para la aptitud de toda la colonia.

Los insecticidas neonicotinoides pueden causar una variedad de efectos adversos letales en las abejas. En especies sociales como la abeja melífera, las reinas son esenciales para la reproducción y el funcionamiento de las colonias, por lo tanto cualquier efecto negativo de estos productos químicos agrícolas en el éxito de apareamiento de las reinas puede tener graves consecuencias para la aptitud de toda la colonia.

En la investigación de Limerman y Troncs que nuestro medio presenta en versión periodística, las reinas fueron expuestas a los plaguicidas neonicotinoides comunes tiametoxam y clotianidina durante su etapa de desarrollo. Después del apareamiento, sus espermatecas fueron disecadas para contar la cantidad de espermatozoides almacenados. Además, sus descendientes fueron genotipados con microsatélites de ADN para determinar el número de apareamientos y la composición genotípica de la colonia. También se dedujeron las colonias que proporcionaban los compañeros de apareamiento masculinos. Tanto los neonicotinoides como las reinas de control se aparearon con zánganos procedentes de las mismas colonias, y almacenaron un número similar de espermatozoides. Sin embargo, las reinas criadas en colonias expuestas a ambos neonicotinoides experimentaron menos apareamientos. Esto dio como resultado una reducción de la diversidad genética en sus colonias (es decir, una mayor relación intracolonial). Como se sabe que la disminución de la diversidad genética entre las abejas obreras afecta negativamente la vitalidad de la colonia, los neonicotinoides pueden tener un efecto críptico en la salud de la colonia al reducir la frecuencia de apareamiento de las reinas.

Los insectos polinizadores proporcionan importantes servicios ecosistémicos y económicos al alimentarse de plantas silvestres y cultivos agrícolas.

Diferentes informes difundidos en el último tiempo sobre el declive de los polinizadores silvestres y la alta mortalidad anual de las abejas melíferas manejadas han generado preocupación por la seguridad alimentaria y el mantenimiento de la biodiversidad. La pérdida y fragmentación del hábitat, el cambio climático, las plagas y los patógenos, las especies exóticas y los agroquímicos han sido enumeradas como causas potenciales de estas pérdidas.

Los neonicotinoides son insecticidas neurotóxicos que se utilizan de forma ubicua en la agricultura para el control de plagas. El uso de los mismos da como resultado la acumulación residual de bajas concentraciones en el medio ambiente. Actuando como agonistas en los receptores de acetilcolina nicotínicos del sistema nervioso central de los insectos, su presencia conduce a la hiperactividad del sistema neuronal. Esto puede provocar efectos letales y subletales en las abejas. La mayoría de los estudios que investigaron los efectos potenciales de los neonicotinoides en las abejas melíferas se centraron en la casta de las obreras, y demostraron efectos adversos sobre la cognición y fisiología.

Aunque las obreras son esenciales para el funcionamiento de las colonias, la reina, que generalmente monopoliza la reproducción, es el individuo más importante en una colonia, y esencial para su persistencia, particularmente cuando la cría de emergencia no es posible. A pesar de que los insectos eusociales muestran una resistencia superorgánica contra los factores estresantes, cualquier efecto sobre las reinas puede tener profundas consecuencias para toda la colonia.

Dado los diversos efectos de los neonicotinoides en las abejas melíferas, es posible que las reinas sean particularmente susceptibles a los neonicotinoides durante las demandas de apareamiento. Las reinas son poliandras, normalmente se aparean en promedio con doce parejas de drones machos. El apareamiento ocurre en el ala dentro de las tres semanas posteriores a la emergencia en las Áreas de Congregación de Drones, que típicamente se encuentran a una distancia de hasta cinco kilómetros de la colonia de la reina virgen. Inmediatamente después de cada evento de apareamiento, los oviductos de la reina pueden llenarse con hasta 200 millones de espermatozoides, pero solo siete  millones migrarán posteriormente con ayuda de contracciones musculares a un órgano especial de almacenamiento llamado espermateca. Los espermatozoides residuales se excretan. La liberación de espermatozoides de la espermateca para la fertilización de óvulos está rigurosamente controlada por la bomba de esperma, tras el agotamiento de los espermatozoides, la reina será reemplazada y asesinada por la colonia.

La poliandria extrema de la reina de la abeja resulta en una disminución de la relación promedio entre las obreras dentro de una colonia, lo que se traduce en una mayor diversidad genética. La habilidad de una reina para aparearse con múltiples drones es primordial para su propia condición física, así como para la aptitud de la colonia.

La extrema poliandria puede beneficiar a la colonia por diversas razones, incluida la disponibilidad de espermatozoides suficientes para el mantenimiento de la colonia, la mejora de la eficiencia de la colonia, una mejor adaptación y respuesta a los cambios ambientales y la reducción de la intensidad de la enfermedad.

La mala calidad de la reina ha sido frecuentemente observada por los apicultores, y se considera que es una de las principales causas de la mortalidad de colonias durante el invierno. Al respecto, los investigadores informaron que las reinas expuestas a 4 ppb de tiametoxam y 1 ppb de clotianidina exhiben anatomía reproductiva (mayor número de ovarios) y anomalías fisiológicas (menor cantidad y calidad de espermatozoides almacenados), así como un éxito reducido (supervivencia y oviposición). En tanto que no se observó ningún efecto en el comportamiento (duración y número de vuelo). Del mismo modo, las reinas fueron reemplazadas con mayor frecuencia en las colonias de abejas expuestas a tiametoxam y clotianidina.

Dado que los factores que afectan el apareamiento de la reina pueden afectar la productividad de la colonia, y debido a que la reducción de la salud de la reina, posiblemente debido al mal apareamiento, se cita frecuentemente como una causa importante de muerte de colonias, se estudiaron los efectos de la combinación de dos neonicotinoides, tiametoxam y clotianidina, en el apareamiento de la reina.

Ambos plaguicidas son ampliamente utilizados en todo el mundo para controlar una variedad de insectos, pero su aplicación a cultivos atractivos de polinizadores está actualmente sujeta a una moratoria parcial por parte de la Comisión Europea. Se compararon las frecuencias de apareamiento de reinas expuestas y control de neonicotinoides mediante genotipado de ADN de microsatélites.

Resultados

El apareamiento exitoso de la reina de las abejas melíferas es primordial para la salud y el estado físico de la colonia. Los resultados resultantes de este estudio demuestran que las reinas expuestas a neonicotinoides durante el desarrollo se aparearon  con significativamente menos drones.

Estudios previos han informado sobre los efectos negativos de los neonicotinoides en la cognición, el comportamiento y la fisiología de las abejas melíferas, sin embargo esta es la primera observación de que los neonicotinoides pueden afectar la diversidad genética intracolonial de las abejas al reducir la frecuencia de apareamiento. Dado que las reinas solo se aparean durante un breve período poco después de la emergencia, la consiguiente reducción en la diversidad genética de las colonias de abejas continuará hasta la muerte de la reina o la colonia. Por lo tanto, los posibles efectos negativos de los neonicotinoides pueden durar muchos años después de la exposición inicial.

Muchos mecanismos posibles pueden explicar de manera no exclusiva el número reducido de apareamientos de reina causados ​​por la exposición a neonicotinoides, incluido el deterioro conductual, fisiológico o anatómico de las reinas, aunque no todos los mecanismos que guían el vuelo de la reina hacia el DCA se entienden completamente, está claro que requieren un excelente rendimiento cognitivo y fisiológico por parte de la reina para ubicar el DCA y posteriormente regresar a la colonia. Es posible que esas habilidades de orientación sean susceptibles a los efectos neurotóxicos conocidos de los neonicotinoides. Sin embargo, de acuerdo con estos resultados, las reinas expuestas a neonicotinoides no mostraron una orientación alterada. De hecho, las colonias de origen de drones identificadas sugieren que las reinas control y neonicotinoide se aparearon en las mismas DCA. Podría ser que las posibles diferencias en los ramos de feromonas reina pueden haber reducido la atracción de las reinas neonicotinoides a los drones una vez en estas áreas de apareamiento. Dado que no se observaron diferencias significativas en el recuento de espermatozoides, los músculos responsables de mover los espermatozoides de los zánganos de los oviductos a la espermateca no parecían estar alterados. Se necesita más investigación para comprender este fenómeno, así como los efectos potenciales de los neonicotinoides en los aspectos del sistema nervioso responsables del movimiento y almacenamiento de los espermatozoides.

Estos análisis representan una instantánea de la distribución intracolonial del trabajador patriline en el tiempo. Aunque la frecuencia de varias subfamilias puede variar con el tiempo, el número total de subfamilias no lo hace porque la reina no se acopla una vez que ha comenzado a ovipositar. Además, se requieren más estudios que se centren en cada plaguicida por separado para evaluar los escenarios de exposición única.

La diversidad genética intracolónica generada por la poliandria es un parámetro importante de la aptitud física que contribuye a mejorar la supervivencia de las colonias y la resistencia a las enfermedades. Aunque no se probaron los rasgos de nivel de colonia, cualquier reducción en el número de apareamientos efectivos resulta en una diversidad genética reducida a nivel de colonia. Se ha demostrado que este último afecta la productividad y supervivencia de las colonias y, por lo tanto, puede representar una posible amenaza críptica para la salud de las colonias de abejas además del conjunto de plagas y patógenos que también pueden afectar a las abejas.

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