La cafeína en el néctar de las flores mejora la memoria olfativa de las abejas

Dibujo20130307 gustatory neurons in sensilla on the honeybee mourthparts

Los insectos polinizadores son atraídos por el sabor del néctar, que además de azúcares también contiene sustancias como la cafeína. Un nuevo artículo en Science afirma que la cafeína potencia la respuesta de las neuronas asociadas al aprendizaje olfativo y a la memoria de las abejas, actuando como un receptor antagonista de la adenosina. Aunque la cafeína tiene cierto sabor amargo, no repele a las abejas, todo lo contrario les hace recordar con más fuerza el “buen” sabor del néctar de las flores que contienen esta sustancia (como los cafetos y algunos cítricos). Para los humanos la cafeína es tóxica a altas dosis, pero a bajas dosis es “gratificante” y mejora el rendimiento cognitivo y la memoria. Me ha sorprendido bastante descubrir que estos efectos también se observan en las abejas. Quizás otros alcaloides y otras sustancias con actividad neurofarmacológica, además de repelentes para ciertos insectos, también jueguen un papel importante en la respuesta de sus polinizadores. El artículo técnico es G. A. Wright et al., “Caffeine in Floral Nectar Enhances a Pollinator’s Memory of Reward,” Science 339: 1202-1204, 8 Mar 2013. Nos cuentan muchos detalles curiosos sobre las abejas Lars Chittka, Fei Peng, “Caffeine Boosts Bees’ Memories,” Science 339: 1157-1159, 8 Mar 2013.

Dibujo20130307 coffea citrus - caffeine vs sugars

Los autores han estudiado el contenido de cafeína en el néctar de tres especies de cafetos (Coffea canephora, C. arabica y C. liberica) y cuatro especies de cítricos (Citrus paradisi, C. maxima, C. sinensis y C. reticulata) utilizando cromatografía y espectrometría de masas. La concentración medida varía entre 0,003 y 0,253 mM. Para estudiar la hipótesis de que la cafeína puede afectar al aprendizaje y a la memoria de los polinizadores, los autores utilizaron un método de aprendizaje condicionado clásico con abejas. La presencia de dosis bajas de cafeína tuvo un efecto débil sobre la tasa de aprendizaje pero un profundo efecto sobre la memoria a largo plazo (efecto similar a utilizar dosis altas de azúcares en el néctar). A concentraciones altas (por encima de 1 mM), la cafeína es un repelente para los insectos (incluidas las abejas).

Dibujo20130307 neurons - honeybees - mushroom body

Por cierto, yo no sabía que a las abejas les encantan lamer las latas de refrescos con cafeína. Como muestra esta figura los receptores neuronales olfativos primarios se encuentran localizados en las antenas de la abeja. Estos nervios están conectados con los glomérulos del lóbulo antenal. Las neuronas del lóbulo antenal son de dos tipos: interneuronas locales y neuronas de proyección. La salida de las neuronas de proyección se conecta con las células de Kenyon de los cuerpos pedunculados (corpora pedunculata, también llamados en inglés “cuerpos seta” o “mushroom bodies” [gracias Daniel por aclararlo en los comentarios]). El cuerpo pedunculado también recibe información visual y se cree que tiene un papel fundamental en el aprendizaje y la memoria de las abejas. La cafeína potencia la transmisión sináptica entre las neuronas de proyección y las células Kenyon, además de aumentar la excitabilidad de las células de Kenyon, lo que facilita la formación de recuerdos a largo plazo relacionados con los aromas florales.

Coda final. Esta entrada participa en la XXII Edición del Carnaval de Biología que hospeda @CEAmbiental en su blog Consultoría y Educación Ambiental. Si te apetece participar puedes hacerlo desde el 06 de marzo al 31 del mismo mes. El tema propuesta para este Biocarnaval es “mostrar una larga lista y variedad de los más curiosos animales que existen en el planeta, o descubrir las características más curiosas, ocultas y desconocidas de los animales más comunes.”

31 pensamientos en “La cafeína en el néctar de las flores mejora la memoria olfativa de las abejas

  1. Es incorrecto escribir cuerpos de Mushroom. Son los cuerpos pedunculados, en ingles se les llama mushroom bodies, es decir, “cuerpos seta”, por la parte del pedúnculo que recuerda al sombrero de la seta. También se usa el nombre en latín, corpora pedunculata.

  2. Es bueno indicar correcciones y hacer que las cosas se vayan mejorando. Pero creo que es necesario hacerlo siempre utilizando un enfoque y tono correctos a la par que educados y a ser posible distendido (aqui creo que se puede hacer).

    Considero que de no hacerse de esa forma uno corre el riesgo de parecer una persona que simplemente busca el demostrar conocimientos y sentirse mejor/superior a los demas (aunque no sea esto lo que uno busca).

    Realizo el comentario porque he visto comentarios en algunos artículos indicando correcciones que si bien no eran ofensivos tampoco demostraban ser muy distendidos. En este blog se tratan temas de muy diversa índole y además normalmente a un ritmo elevado. Como es lógico es imposible ser experto y perfecto en todo, si bien creo que el nivel de este blog es mas que reseñable y por tanto su responsable/artífice/redactor (en suma Francis) se merece un trato mas adecuado.

    PD: No hablemos ya del tono de determinados comentarios…

    Saludos.

  3. Viendo la segunda figura me doy cuenta de que Coffea canephora es la planta que más cafeína tiene en su néctar (A) pero la que menos azúcares tiene (B), y lo mismo pasa con C. liberica y C. arabica. Es decir, que la concentración de cafeína en el néctar de esas plantas de café es inversamente proporcional a la de azúcar. Por tanto, se podría decir que C. canephora y C. liberica engañan a las abejas mediante la cafeína para que acudan a sus flores, y así conseguir la polinización, y las abejas obtienen menos azúcares que si acudieran a Citrus maxima, que es la planta que más azúcar tiene en sus flores, o a Coffea arabica, que siendo un cafeto tiene poca cafeína y mucho azúcar.

  4. Tengo varias dudas sobre este asunto. El néctar no tiene una composición constante de azúcares, es probable que haya néctares que no sean dulces o que sean poco dulces. Otro dato a destacar es el contenido en aminoácidos del néctar floral, nutrientes indispensables para las abejas a partir de los cuales elaboran la miel. La abeja no sólo busca glúcidos en la plantas, también está interesada en su contenido proteínico y mineral. Tampoco sé como se determina la memoria a largo plazo de las abejas cuando se las somete a una dieta hiperglucémica (alta en azúcar), ¿crean adicción?

    “Por cierto, yo no sabía que a las abejas les encantan lamer las latas de refrescos con cafeína”.

    Además de la cafeína puede que les atraigan los azúcares contenidos en el refresco.

    • Artemio, yo supongo que, ceteris paribus, en ausencia de cafeína las abejas preferirán un néctar más azucarado a uno menos azucarado. En cuanto a los refrescos de cafeína, está claro: ¿por qué usar una sola sustancia cuando puedes atraer a más consumidores usando las dos: cafeína + azúcar? Creo que en eso no somos distintos de la pobres abejas, nos engañan y encima nos gusta.

      • La cantidad de azúcares en el néctar no es constante, por eso no descarto que haya néctares poco dulces, pero en cambio tendrán un contenido de proteínas y minerales que los hacen apetitosos para las abejas. El hecho de que las abejas comercien con glúcidos no las obliga a ser adictas al azúcar

        “¿Por qué usar una sola sustancia cuando puedes atraer a más consumidores usando las dos: cafeína + azúcar? Creo que en eso no somos distintos de las pobres abejas, nos engañan y encima nos gusta”.

        Nos engañan y nos gusta porque son excitantes neuronales.

      • Pues no te puedo contestar a lo de los minerales y proteínas en los néctares, (por eso puse ceteris paribus) pero las abejas necesitan el azúcar para fabricar la miel, a partir de la cual a su vez fabrican la cera, para obtener la energía para volar, y para mantener la temperatura de la colmena, ya que se ponen en la entrada aleteando para crear una corriente de aire cuando hace calor, y creo que también pueden calentar la colmena cuando hace frío quemando energía química para producir calor. Es decir, que los azúcares son imprescindibles para ellas. Las proteínas creo que las obtienen del polen, así como grasas y también vitaminas. El polen es tan necesario para ellas como el néctar.

  5. Hola, a mi me llama la atención algo que en principio no me cuadra. Y en este caso la crítica va dirigida a los autores del artículo de Science, no al autor de este blog. Y es que en la figura de los registros de neuronas, si entiendo bien (cabe mi posible error de interpretación), la figura de la izquierda muestra en cada momento la neurona aislada con su escala de amplitud (es el voltaje) correspondiente (5mV). Bien se supone que esa neurona aislada y bien identificada, se extrae del registro continuo que se muestra en las tres filas de la derecha. Pero sucede que no coinciden las amplitudes, es decir, todas las señales que muestran neuronas aisladas tienen amplitudes mayores de 5mV, pero las señales que aparecen en el registro continuo todas son menores de 5mV. Por lo tanto, algo me falla en esa figura. Tristemente no tengo acceso al artículo original de la revista (no es fácil!) y por tanto quizás estoy cometiendo algún error y se dan más detalles sobre esta figura y resultado en concreto dentro del artículo. Lo único que se me ocurre es que las escalas están intercambiadas de sitio. Sin embargo, la duda al ver eso es gorda.

    Salud.

  6. daniel, vale, puedo estar equivocado acerca del lugar de la flor donde la abeja obtiene los aminoácidos y los minerales, no soy apicultor ni botánico, simplemente enfatizo que las abejas necesitan proteínas, minerales y flavonas, no sólo glúcidos. Creo que no son adictas al azúcar, o no tienen por qué serlo.

    • Hola Artemio, si bien las abejas necesitan proteínas, minerales y flavonas, lo interesante en el articulo es explicar cual es el objetivo de la cafeína en el nectar? si esta sustancia puede ser utilizada en otras partes de la planta…..digamos fines toxicos en
      herbivoros…

  7. No he leído el artículo de Science, no puedo darte detalles del asunto. No entiendo lo de “fines tóxicos en herbívoros”, ¿quizá te refieres a que la cafeína es un exudado de la planta para alejar a los herbívoros? Al parecer la abeja puede consumir la cafeína del néctar de algunas plantas, pero tiene un límite. Si la fisiología de la neurona de la abeja es similar a la humana, al ingerir el alcaloide la abeja se estimula. Poco más puedo decirte, el comentario número 3 de daniel aclara algunas cuestiones. Pero insisto, el que la abeja comercie con glúcidos no la hace adicta al azúcar, al menos eso pienso.

    • Si me refiero a que la cafeina en dosis altas es toxica por lo tanto aleja herbívoros. Te recomiendo leas el artículo completo es muy interesante, los autores anlizan el efecto de la cafeína en las abejas, que puede ser un estimulante para el recuerdo del aroma floral especifico por lo tanto la ventaja evolutivo puede ser el
      exito repoductivo. En ninguna parte del texto, segun mi análisis sugiere que las abejas sean adictas a los glúcidos por comerciar con ellos más bien en caso de que fueran “adictas sería a la cafeína. Saludos!

  8. Ya sé que no dices nada de la supuesta adicción de la abeja al azúcar, esto lo comento yo al hilo de la recensión de Francis, que escribe:

    “Para estudiar la hipótesis de que la cafeína puede afectar al aprendizaje y a la memoria de los polinizadores, los autores utilizaron un método de aprendizaje condicionado clásico con abejas. La presencia de dosis bajas de cafeína tuvo un efecto débil sobre la tasa de aprendizaje pero un profundo efecto sobre la memoria a largo plazo (efecto similar a utilizar dosis altas de azúcares en el néctar)”.

    Entiendo, aunque quizá me equivoco, que se dio a las abejas una dieta rica en azúcar, quizá sacarosa, y que este procedimiento produjo un aumento de la memoria a largo plazo. Como pienso que las abejas no son adictas al azúcar puesto que también se alimentan de aminoácidos, minerales y flavonoides, me pregunto si se les creó adicción. Pero insisto, no he leído el artículo.

    En efecto, si la cafeína estimula a la abeja entonces las plantas relacionadas con la polinización garantizan su adaptabilidad al medio.

    • Ok Artemio, gracias por tus respuestas, leí este artículo porque un grupo de tesistas nos reunimos para comentar sobre diferentes publicaciones, esta semana revisamos el artículo expuesto aqui, ademas me intereso porque trabajo con preferencias gustativas en formicidos, tu con que trabajas? Saludos

  9. No trabajo con abejas, pero colaboré hace años con la gerencia de una empresa apícola, le asesoré sobre los aspectos nutritivos y medicinales de los productos apícolas. El repelente fabricado por las abejas es el propóleo o própolis, un producto germicida interesante que puede ser consumido por humanos y que está a la venta en establecimientos autorizados. Si bien hace años que dejé este asunto, tengo entendido que se han diseñado disolventes diferentes al alcohol para obtener propóleo de buena calidad destinado al consumo humano. Saludos.

  10. Artemio, creo que confundes la adicción con la necesidad de azúcar. El efecto del azúcar en la memoria a largo plazo se debe a que la selección natural ha creado sistemas de recompensa fuertes para las sustancias escasas y necesarias, como el azúcar, por eso se refuerza el aprendizaje con estas sustancias. Las abejas recuerdan mejor aquellas flores que tienen más azúcares en sus néctares, recuerdan qué flores son y dónde se encontraban. Pero si en lugar de azúcar la flor produce cafeína, en la dosis adecuada, el efecto es el mismo solo que sin que las abejas obtengan azúcar. En mi opinión, la planta engaña a las abejas. La planta no es consciente de lo que hace, por supuesto, y tampoco la abeja es consciente del engaño, sino que es todo un mecanismo evolutivo a nivel genético.

  11. “Artemio, creo que confundes la adicción con la necesidad de azúcar”.

    No sólo no confundo, sino que no quiero confundirme. Estamos en la hipótesis de una dieta artificial hiperglucémica suministrada a las abejas. Sólo en este supuesto, que no puedo verificar porque no he leído el artículo, es inteligible mi comentario.

  12. Artemio, ¿qué consideras tú que es crear adicción mediante glúcidos?

  13. Un glúcido como la sacarosa es un excitante neuronal, en el paper la llaman sucrosa. En condiciones controladas de laboratorio se pueden provocar ciertas respuestas en función de la ingesta de sacarosa. Lo mismo ocurre en humanos, la adicción a los dulces está condicionada por el efecto excitante de la sacarosa y por el hábito.

  14. ¿Que la sacarosa es un excitante neuronal? ¿Donde has leído eso? Es la primera vez que lo oigo, la verdad. La cafeína sí, pero el azúcar … Las neuronas consumen glucosa, que proviene entre otras vías de la hidrólisis de la sacarosa, que es un disacárido de glucosa y fructosa. Pero consumir glucosa como fuente de energía, es distinto a usarla como neurotransmisor, y son los neurotransmisores los que provocan excitación, relajación etc, o sustancias que interfieren con los neurotransmisores o con sus receptores, o por otras vías relacionadas siempre en último término con neurotransmisores. La glucosa no es un neurotransmisor, así que no sé cómo puede ser un excitante. Otra cosa distinta es que el sabor dulce de los glúcidos provoca la liberación de neurotansmisores que producen la sensación de placer, no sé si decir de excitación porque creo que no es eso, por medio de los receptores sensoriales, que en nuestro caso están en la lengua y en las abejas en las antenas. En todo caso la adicción a la que te refieres se produciría por la sensación de placer del azúcar, pero dado que se trata de una sustancia de la cual se alimenta y es imprescindible para la abeja no veo en qué sentido puedan ser adictas al azúcar, igual que una vaca no puede ser “adicta” a la hierba.

  15. Si tomas tres cucharadas de azúcar (sacarosa) tu cerebro tiene un subidón de glucosa que te pone como una moto. Luego es un excitante neuronal. Hay glúcidos complejos que no tienen ese efecto porque su metabolización es más lenta y no hay subidón.

    “Otra cosa distinta es que el sabor dulce de los glúcidos provoca la liberación de neurotansmisores que producen la sensación de placer”.

    Prueba a poner azúcar debajo de la lengua, en este supuesto la absorción se produce en los capilares de la cara inferior de la lengua y una vez que pasa la sustancia a la sangre se incorpora vía arteria carótida directamente a la circulación general y se evita la acción del ph gástrico. ¿Hay hidrólisis en este caso? ¿La hay, pero es incompleta? ¿Hay excitación neuronal? No te quepa la menor duda de que la hay. La sacarosa es un excitante neuronal.

  16. Artemio, eso que dices suena muy raro ¿que la sacarosa se absorbe por los capilares de la boca?¿dónde has leído eso? Además, ¿piensas que la sacarosa sirve para algo sin hidrolizar? Es glucosa lo que consume el cerebro, la sacarosa sin hidrolizar no sirve de nada. Pero es cierto que el azúcar puede generar adicción en ratas y humanos, ya que como he dicho el azúcar produce placer por la vía del sistema de recompensa cerebral.
    ¿Cómo funciona el placer?. http://www.lavanguardia.com/estilos-de-vida/20120210/54250914484/como-funciona-el-placer.html
    El consumo elevado de azúcar da lugar a adicción, según estudio. http://www.europapress.es/salud/noticia-consumo-elevado-azucar-da-lugar-adiccion-estudio-20081210171203.html
    Aquí el primer artículo científico que se publicó demostrando la adicción al azúcar en ratas:
    Evidence for sugar addiction: behavioral and neurochemical effects of intermittent, excessive sugar intake. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17617461
    En cambio en las abejas creo que es distinto, en el sentido de que ya son “adictas” de forma natural al azúcar, porque lo consumen en altas dosis para poder fabricar miel. Aunque más que consumir lo recolectan. Por eso buscan néctares muy azucarados, y si se les da agua con azúcar la liban como si fuera un néctar natural, sin que se hagan más “adictas” de lo que ya eran. Nosotros no tenemos esa necesidad tan alta de azúcares, por lo que si, gracias a la agricultura y la tecnología, disponemos de azúcar en grandes cantidades, podemos caer en la adicción.

  17. Entiendo que se descompone por la acción de la saliva.

    “y si se les da agua con azúcar la liban como si fuera un néctar natural, sin que se hagan más “adictas” de lo que ya eran”.

    Esa es mi duda.

  18. La amilasa salival o ptialina descompone el almidón contenido en patatas, arroz y otros hidratos en azúcares simples como la glucosa. La saliva no hidroliza la sacarosa, que es un disacárido compuesto de fructosa y glucosa. Ahora bien, en la saliva hay aminoácidos que pueden actuar como ácidos o como bases, al tener la sacarosa un ph alto los aminos ácidos pueden atacar al azúcar y liberar glucosa. Otra enzima que está en la saliva es la lisozima, que tiene acción hidrolítica aunque su función principal es bactericida. Otro dato a tener en cuenta es el tiempo de masticación, mientras más lento sea más oportunidad tienen los aminos ácidos, la ptialina y la lisozima de hidrolizar la sacarosa. Desconozco si es posible diluir la glucosa en agua para que sea posible su absorción sublingual. La miel tiene alrededor del 31% de glucosa, en este caso no parece haber problema para que la glucosa atraviese la barrera hematoencefálica si es que puede ser absorbida por vía sublingual. El contenido de sacarosa (azúcar) de la miel es bajísimo, apenas llega al 2 por 100.

  19. Qué cacao Artemio. Qués es eso de que la sacarosa tiene un pH alto. De dónde sacas que los aminoácidos hidrolicen la sacarosa. Qué es eso de “aminos ácidos”. Qué tendrá que ver que la lisozima sea una enzima hidrolítica con que hidrolice la sacarosa. Si pones azúcar de mesa debajo de la lengua se disuelve en la saliva ya que es hidrosoluble, al tragar la saliva pasa al estómago, donde es hidrolizada en parte por el pH extremadamente bajo del ácido clorhídrico, y el resto de sacarosa es hidrolizada en el intestino delgado por la enzima sacarasa.

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