Las abejas reina y la fuente microbiana de la juventud

Para el ojo no entrenado al contemplar una colmena, todos los animales parecen iguales, pero una nueva investigación revela que algunos son más iguales que otros.

Un equipo de investigadores que incluye tres estudiantes de posgrado en la Universidad de Arizona descubrió que, si bien las abejas y las abejas obreras pueden ser genéticamente idénticas, sus vidas tan diferentes parecen estar conectadas a diferentes microbios que viven en sus entrañas.

Las diferencias observadas en las poblaciones de bacterias intestinales, llamadas microbiomas, podrían ser una pista en un misterio que ha molestado a los científicos durante mucho tiempo: en dos castas genéticamente idénticas, ¿por qué las abejas obreras mueren después de meras semanas mientras que las reinas pueden vivir años?

“Nuestro estudio es el primero en sugerir una conexión entre las bacterias que habitan las tripas de las abejas, los alimentos que comen y las diferencias fisiológicas relacionadas con el envejecimiento, el estrés y la longevidad”, dice Kirk Anderson, investigador microbiólogo de Carl Hayden Bee Research. Centro en Tucson, Arizona. Anderson es también un científico adjunto en el Departamento de Entomología y el Centro de Ciencia de Insectos en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de la UA.

El estudio fue el resultado de una colaboración interdisciplinaria entre la UA, el Instituto BIO5 de la UA y el Centro de Investigación Abeja Carl Hayden, operado por el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. UU. El grupo publicó sus resultados a principios de este mes en la revista científica de alto nivel Microbiome .

Aprovechando las capacidades de secuenciación de la próxima generación de la AU, el equipo de Anderson identificó las especies y las cantidades de bacterias que viven en los intestinos de las abejas melíferas. Esto les permitió comparar las bacterias que componen la flora intestinal en los trabajadores que envejecen frente a las reinas mayores.

Un creciente cuerpo de investigación sugiere que en los humanos, las llamadas bacterias probióticas como Bifidobacterium y Lactobacillus están asociadas con la salud y la longevidad, mientras que las bacterias pertenecientes a un grupo conocido como Proteobacteria a menudo se asocian con desequilibrios microbianos no saludables. Parece haber una tendencia similar en las abejas obreras, lo que lleva a los investigadores a esperar que las abejas se puedan utilizar como organismos modelo para estudiar los conjuntos más complejos de microbios que componen el microbioma en los mamíferos, incluidos los humanos.

Similar a la fisiología del envejecimiento, los investigadores descubrieron que las abejas reina y obrera se embarcan en diferentes trayectorias microbianas: a medida que los trabajadores envejecen, sus microbiomas intestinales se alejan del dominio inicial de microbios probióticos beneficiosos, y sus intestinos son tomados cada vez más por bacterias asociadas con mala salud y menor esperanza de vida. Queens, por otro lado, de alguna manera logra soportar un microbioma más refinado y eficiente, reteniendo “firmas de juventud”, como lo expresa Anderson.

“El intestino humano envejecido pasa por lo mismo”, dice. “Al igual que la abeja obrera, pierde las especies probióticas como Bifidobacterium y Lactobacillus y obtiene una variedad de Proteobacteria, y esos cambios están íntimamente ligados a nuestra salud”.

En los últimos años, el interés en el papel de los microbios intestinales ha aumentado. Se han realizado investigaciones exhaustivas para desentrañar las complejas rutas e interacciones metabólicas entre las células de nuestro cuerpo y nuestros comensales microbianos y la miríada de compuestos químicos que producen e intercambian.

Una de esas moléculas es el butirato, uno de los muchos ácidos grasos de cadena corta producidos por la fermentación microbiana de la fibra dietética. Se sabe que los ácidos grasos de cadena corta tienen funciones importantes que van desde la producción de hormonas hasta la supresión de la inflamación y posiblemente del cáncer.

“El butirato se produce en los hindgins de las abejas melíferas, a través del co-metabolismo de las bacterias que se agotan en los trabajadores mayores y se acumulan en reinas viejas”, dice Duan Copeland, coautora y estudiante de doctorado en el Departamento de Microbiología de la UA. “Tanto en las abejas melíferas como en los humanos, el butirato es crítico para la salud intestinal pero también afecta una amplia variedad de problemas de salud sistémicos. Aumenta la inmunidad y la desintoxicación en las abejas y se sabe que influye en la función del núcleo humano, incluidos los niveles de energía y el comportamiento.

“Suponemos que la presencia de bacterias probióticas es uno de los componentes de la vida más larga de la reina”, dice Patrick Maes, un estudiante de doctorado de quinto año en el Departamento de Entomología y el Centro de Ciencia de Insectos en la UA. “La otra es sus niveles mucho más altos de vitellogenina, que se mantienen altos a lo largo de su vida. En los trabajadores, lo verás llegar temprano y luego disminuir gradualmente en unos pocos días”.

La vitelogenina es una molécula de almacenamiento de nutrientes siempre abundante en la grasa y la sangre de las reinas. Más que simple nutrición, actúa como un antioxidante, mejora la inmunidad y suprime la inflamación.

“Muchos de los microbios intestinales compartidos por los seres humanos y las abejas se pueden considerar los mismos personajes en una obra diferente”, dice Maes. “Cada una alberga clases similares de bacterias. Al observar este sistema simplificado, podemos aprender mucho sobre, y posiblemente aumentar, el sistema humano”.

“Los trabajadores alimentarán a su única jalea real, que producen en glándulas especializadas. Puedes pensar en la jalea real como un tipo de súper alimento, el equivalente de la leche materna en la abeja, que sostiene bacterias beneficiosas y contiene péptidos antimicrobianos”.

El estudio sugiere que la jalea real, que aumenta el crecimiento de los microbios intestinales específicos de la reina, coloca a la reina en una trayectoria hacia una vida mucho más prolongada, alejando su microbioma intestinal de la abeja obrera común. Los trabajadores, por otro lado, dependen principalmente del polen como alimento básico.

La jalea real, la miel y otros factores en el ambiente de la colmena mantienen a raya a los microbios no deseados, dice Copeland. Las abejas pueden adquirir sus microbios beneficiosos al entrar en contacto con las tiendas de alimentos, sus compañeros de nido y el entorno general de la colmena.

Los investigadores creen que las abejas melíferas podrían ser un modelo excelente para la investigación de microbiomas humanos, debido a las sorprendentes similitudes. Mientras que el microbioma humano probablemente comprende miles de especies bacterianas, la abeja melífera tiene solo alrededor de una docena, un número mucho más manejable para estudiar.

Los microbiomas convencionalizados, en los que se conocen todos los microbios y todos sus genes, ya están disponibles para ratones, y lo mismo se está realizando para las abejas melíferas. Tal investigación, dice Anderson, podría ayudar a resolver dos de los grandes factores de confusión en los estudios de microbioma humano: la dieta y la longevidad.

“¿Cómo y por qué las cosas envejecen y mueren?” él dice. “Estos son procesos fundamentales que los sistemas modelo nos ayudan a explorar, y la abeja con su manejabilidad y su microbioma relativamente simple podrían ayudarnos a responder estas preguntas”. (phys.org)

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