Francis en ¡Eureka!: Curiosidades sobre las abejas y su gusto por la cafeína

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El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, lo puedes escuchar siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción libre para abrir boca.

Las abejas como las hormigas son los insectos sociales por excelencia. Se ha dicho que su comportamiento social es muy avanzado como si fueran muy inteligentes, ¿qué hay de verdad en esto? En realidad, el comportamiento eusocial de la colmena emerge del comportamientos egoísta e individual de cada abeja. La “inteligencia” colectiva de la colmena es un mito. Las abejas no saben que la colmena tiene una estructura social y actúan por instinto realizando acciones individuales que sólo dependen de su edad. En una colmena pueden existir hasta 80.000 obreras, 200 zánganos y una reina. Las funciones de las abejas obreras varían con la edad. Sus tres primeros días lo pasan como limpiadoras. Del tercer al décimo día ejercen funciones de niñeras alimentando a las larvas. A partir del décimo día se activan las glándulas abdominales productoras de cera y se comportan como constructoras. Del decimosexto al vigésimo día se encargan de almacenar el polen y el néctar que traen las obreras que han ido en busca de comida. A partir del vigésimo día, se convierten en soldados que protegen la entrada al nido y, después, durante el resto de sus seis semanas de vida, se convierten en abejas de campo que buscan comida. El comportamiento eusocial de las abejas emerge de este ciclo de vida de cada abeja obrera individual. Por cierto, hay más 19.200 especies de abejas y la mayoría son insectos solitarios; sólo un 5% de las especies de abejas son sociales, como la abeja melífera europea (Apis mellifera), la más común.

Se ha hablado mucho de la perfección de los panales, como si las abejas fueran excelentes matemáticas. ¿Se trata también de un mito? La teoría de la evolución garantiza que una habilidad adquirida durante cientos de millones de años acaba con un resultado óptimo. El diseño de los paneles maximiza el espacio útil, minimizando el consumo de cera. El mito de que el diseño geométrico de los paneles es perfecto nació con el error de un matemático. Las abejas cierran cada celda hexagonal formando un vértice de tres caras planas que son rombos idénticos. El matemático Koenig calculó en 1739 que el valor óptimo de los ángulos mayor y menor de estos rombos debía ser 109º 26′ y 70º 34′, cuando las medidas experimentales indicaban que las abejas usaban valores algo diferentes, 109° 28’ y 70° 32’. Estudios posteriores mostraron un error en el cálculo de este matemático (que había usado unas tablas de logaritmos que contenían un error). El cálculo correcto mostraba que las abejas tenían razón y su diseño era perfecto. En realidad lo que era imperfecto era el cálculo de este matemático del siglo XVIII.

Cambiemos de tema. Hablando de abejas, se ha observado una reducción en el número de abejas en todo el mundo, ¿se saben ya las causas?. El llamado síndrome de despoblamiento de las colmenas ha diezmado las poblaciones de abejas de Estados Unidos y Europa en la última década. En España, el síndrome empezó a observarse a principios del año 2000, pero se hizo evidente a partir de 2004. En el año 2005, un equipo de investigadores españoles del Centro Apícola Regional de Marchamalo (Guadalajara) sugirió que un hongo parásito de las abejas, llamado Nosema ceranae, podría ser la causa del despoblamiento en España; existe un tratamiento farmacológico contra este hongo, un antibiótico llamado fumagilina. Pero hoy en día se cree que el síndrome de despoblamiento de las colmenas es un fenómeno multifactorial en el que intervienen múltiples causas, además de las epidemias de parásitos, también influye el uso de ciertos pesticidas e incluso podría influir el cambio climático. En la actualidad este síndrome, aunque es una gran amenaza para la polinización de los cultivos y provoca enormes pérdidas económicas, aún no tiene una explicación convincente aceptada por todo los expertos.

Esta semana se ha publicado en la prestigiosa revista Science un curioso artículo sobre la relación entre la cafeína y las abejas. ¿Qué es lo que se ha descubierto? Los aficionados a ir de camping habrán observado que a las abejas les encantan las latas de refrescos de bebidas con cafeína. Muchas plantas contienen alcaloides como la cafeína y la nicotina porque su sabor amargo disuade a los herbívoros, ya que en altas dosis son sustancias tóxicas. Las plantas compiten entre sí para ser elegidas por los insectos polinizadores desplegando diferentes señales visuales (como flores de vivos colores) y olfativas (como flores con olores agradables). A muchas personas nos gusta tomar café y productos con cafeína porque a bajas dosis es “gratificante” y “estimulante” ya que mejora el rendimiento cognitivo y la memoria. Un grupo de investigadores británicos liderados por el profesor Wright, del Instituto de Neurociencia de la Universidad de Newcastle, han descubierto que el néctar de algunas flores (como las del cafeto y algunos cítricos) contiene cafeína porque mejora la memoria de recompensa de las abejas. Las abejas recuerdan más y mejor las flores cuyo néctar contiene una pequeña dosis de cafeína, a pesar de tener un ligero sabor amargo.

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; recomiendo leer también a Lars Chittka, Fei Peng, “Caffeine Boosts Bees’ Memories,” Science 339: 1157-1159, 8 Mar 2013.

Cómo han realizado sus experimentos estos investigadores británicos. En este estudio se han utilizado técnicas de aprendizaje con refuerzo, como hacía el ruso Pavlov con sus perros; los oyentes recordarán que los perros de Pavlov escuchaban una campanilla cuando se les daba de comer y más tarde se ponían a salivar con sólo escuchar la campanilla. En el nuevo estudio, estos investigadores británicos han entrenado a las abejas para asociar el olor de las flores con una recompensa (una gota de sacarosa). Cuando la gota de azúcar contiene una pequeña dosis de cafeína, las abejas recuerdan el olor de la flor durante más tiempo y con mayor intensidad. Según este estudio, la cafeína refuerza las conexiones sinápticas entre las neuronas de la cabeza de la abeja que son responsables de los recuerdos a largo plazo de los aromas de las flores.

Cómo actúa la cafeína para reforzar las memoria de las abejas según estos investigadores británicos. El profesor Wright y sus colegas creen que los efectos observados de la cafeína en la memoria a largo plazo de las abejas se deben a que bloquea los receptores de un neurotransmisor llamado adenosina. Los receptores olfativos de las abejas se encuentran en sus antenas y están conectadas con unas neuronas llamadas lóbulos antenales. Estas neuronas a su vez están conectados con otras neuronas llamadas células de Kenyon que están en una región de su cabeza de la abeja llamada cuerpo pedunculado. La cafeína aumenta la excitabilidad de las células de Kenyon y refuerza las sinapsis químicas que utilizan como neurotransmisor la acetilcolina; hay que recordar que todas las mañanas nos despierta una lluvia de acetilcolina en nuestro encéfalo. La cafeína hace que nos mantengamos despiertos y no nos entre sueño porque es una antagonista de la adenosina, que es un neurotransmisor que relaja la actividad neuronal produciendo la sensación del sueño. En las abejas, la cafeína refuerza las conexiones sinápticas entre las células de Kenyon y las neuronas olfativas activadas por un olor floral.

En este blog también puedes leer “La cafeína en el néctar de las flores mejora la memoria olfativa de las abejas,” 8 marzo 2013.

Lo dicho , si quieres escuchar el audio, sigue este enlace.

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4 pensamientos en “Francis en ¡Eureka!: Curiosidades sobre las abejas y su gusto por la cafeína

  1. En mi condición de mielífero entusiasta lamento el llamado síndrome de despoblamiento de las colmenas que ha diezmado las poblaciones de abejas de Estados Unidos y Europa en la última década. Como explica Francis con acierto, se cree que el síndrome de despoblamiento de las colmenas es un fenómeno multifactorial en el que intervienen múltiples causas, además de las epidemias de parásitos, también influye el uso de ciertos pesticidas e incluso podría influir el cambio climático. Pero el asunto se agrava y se extiende a los insectos polinizadores silvestres, que son los responsables de gestionar la mayor parte de los cultivos esenciales para la alimentación mundial.

    http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/02/28/actualidad/1362074040_424438.html

    “Las abejas como las hormigas son los insectos sociales por excelencia. Se ha dicho que su comportamiento social es muy avanzado como si fueran muy inteligentes, ¿qué hay de verdad en esto? En realidad, el comportamiento eusocial de la colmena emerge del comportamiento egoísta e individual de cada abeja. La “inteligencia” colectiva de la colmena es un mito. Las abejas no saben que la colmena tiene una estructura social y actúan por instinto realizando acciones individuales que sólo dependen de su edad”.

    Hum…, esto me parece un enredo lingüístico que proviene de un sesgo antrópico innecesario. Parece evidente que las abejas son eusociales, sean o no conscientes de su sociabilidad. Claro, es mi opinión. Una noticia de última hora: el veneno de las abejas mata al virus del sida:

    http://www.huffingtonpost.com/2013/03/09/bee-venom-kills-hiv-cells_n_2843743.html?utm_hp_ref=mostpopular

  2. Interesante, todo, aunque si vamos punto a punto tiende a divagar y a vagar con poca claridad en algunos. Me uno al comentario anterior sobre el sesgo antropocentrista.
    Pero el matiz que me llama la atención es la manera de revolotear sobre las última pregunta. Hablas de la acetilcolina utilizando justo la frase que aparece en Neurociencia para Julia (X Mariño. Ed Laetoli) sobre la lluvia de acetilcolina en nuestro encéfalo cada mañana. Hay que tener en cuenta que el neurotransmisor (en este caso neuromodulador) no tiene una función determinada, sino que la función la determina el receptor. Así la acetilcolina en la sinapsis neuromuscular actúa como neurotransmisor excitador.
    Sin embargo, en el la mayoría de las regiones del encéfalo no actúa como un neurotransmisor, más bien es un neuromodulador. Y la diferencia está en las características del potencial postsináptico (que depende de la dinámica del receptor). En el encéfalo, la acteilcolina es más un neuromodulador pues el efecto en la neurona postsináptica es una modulación o regulación del potencial de membrana (potencial de reposo celular) y otras propiedades como la resistencia de la membrana al paso de corriente, todo ello permite que otras entradas excitadoras o inhibidoras tengan mayor o menor éxito.
    La frase queda fuera de contexto, confusa, no se sabe si cada mañana las abejas reciben la misma lluvia de acetilcolina que las despierta, siendo por tanto neuromodulador, o si es un neurotransmisor que solo actúa en situaciones concretas para enviar mensajes concretos. Hay que tener en cuenta que las neuronas de la abeja pueden o no parecerse a las neuronas del humano, razón por la cual aventurar la misma función para acetilcolina es arriesgado.
    salud y vinos frescos.

  3. Una nota sobre la “eusocialidad”: El prefijo eu significa bueno, entonces la eusocialidad es el nivel más alto de organización social que se da en ciertos animales. El término eusocial fue creado en 1966 por Suzanne Barata en referencia a ciertas abejas de la familia Halictidae. En 1971 E. O. Wilson le dio un significado más preciso. Por contraste se habla de insectos subsociales, parasociales, comunales, cuasisociales y semisociales. Los insectos eusociales son las hormigas y termitas, las abejas de la miel, los abejorros, las abejas sin aguijón y las avispas sociales Vespidae.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Eusocialidad#cite_note-2

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