Porqué las abejas nunca piden direcciones

Científico Nano

Originalmente publicado en inglés por Chris Castillo
Publicado el 16 de julio del 2021
Traducido por Chris Castillo, Editado por Juan Pablo Giraldo

Viviendo en el siglo 21 (XXI), estamos acostumbrados a los artefactos electrónicos que hacen nuestras vidas un poco mas fáciles. Todavía estoy asombrado que mi teléfono inteligente me puede dar direcciones a cualquier parte del mundo con solo un pulso de un dedo. Ahora imagínate el próximo avance electrónico que podría reemplazar a nuestros teléfonos inteligentes. Quizás la mayoría de ustedes, como yo, imaginaron que el futuro de los teléfonos inteligentes seria un microcircuito electrónico que podría ser implantado para trabajar con tu mente. En lugar de pulsar un botón, solamente tendrías que pensar en una acción y el mini teléfono implantado en ti haría lo demás. Puede parecer una locura, pero la madre naturaleza ya nos ha vencido en esta meta.

Una abeja extendiendo su probóscide para alcanzar néctar de la flor de un árbol de naranjas. (Foto tomada en mi patio.)

De hecho, varios organismos como bacteria, algas, pájaros, peces, insectos, y tortugas marinas bebés tienen un “bio-compás” para detectar campos magnéticos. La detección de campos magnéticos se llama magnetorrecepción y hay dos teorías que describen cómo la magnetorrecepción podría ser posible. La primera teoría describe el uso químico de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) que se encuentran adentro de células que actúan como receptores magnéticos. La segunda teoría, que se observa en pájaros migratorios, especula que la magnetorrecepción trabaja mediante una proteína (criptocromo) que les permite visualizar campos magnéticos.

De todos estos organismos que se cree usan magnetorrecepción, las abejas (Apis mellifera)me parecen la más curiosas. Me recuerdan al ganador del premio nobel Karl Von Frisch1 y sus estudios en la década de 1970 enfocados en el “baile de menear” de las abejas, una herramienta social compleja usada para compartir información. La importancia de la comunicación social de abejas me hizo pensar que la magnetita encontrada dentro de las abejas también influye en sus comportamientos sociales.

La historia de la investigación de la magnetorrecepción en las abejas

Fue establecido por primera vez en la década de 1990 que las abejas demostraron un sistema sensorial magnético que es consistente con la teoría de magnetorrecepción mediada por magnetita.2 Después, un equipo de Canadá fue capaz de confirmar que las abejas tienen una materia biológica localizada específicamente en sus abdómenes. 3

Parte de una configuración experimental de Lambinet y colegas para enseñar que las abejas tienen receptores magnéticos localizados en sus abdómenes: “Exposición de una abeja a un imán de NdFeB mientras visita a un envase lleno de agua azucarada.” (imagen adaptada de Lambinet et al. 2017, 3 uso cortesía de Creative Commons Attribution License)

 Aunque científicos han desarrollado métodos para extraer gránulos de hierro que contienen magnetita de los abdómenes de las abejas 4,5, ha sido muy difícil interpretar la función de la magnetita dentro de las abejas para conferir sentido de dirección.

 

Imagen de un granulo de hierro (GH) extraído cubierto en una membrana doble de lípidos (flecha). Imagen tomada con un microscopio electrónico de transmisión. Barra de escala = 100 nm (imagen adaptada de Hsu et al. 2007, 4, cortesía de acceso público)

¿Pueden las abejas sentir campos magnéticos? ¡Sí!

Un equipo dirigido por En-Chang Yang6 quiso resolver esta misma pregunta, y lo hicieron entrenando abejas a extender sus probóscides hacia un campo magnético aplicado. Las abejas aprendieron a asociar el estímulo magnético con la recompensa de azúcar y aprendieron a extender sus probóscides cuando se aplicó un campo magnético. Estos resultados demuestran que las abejas son capaces de detectar un campo magnético.  Los científicos observaron que una pequeña porción de las abejas capturadas no fueron capaces de ser entrenadas quizás porque eran muy jóvenes para magnetorrecepción.

Procedimiento de entrenamiento de abejas para extender sus probóscides en respuesta a un campo magnético. La imagen en la parte superior (a) enseña como se le ofreció la sacarosa (azúcar disuelta en agua como estimulo incondicionado o EI) a las abejas para extender sus probóscides, seguido por el estímulo magnético activado por 10 segundos (estimulo condicionado o EC). La imagen en la parte inferior (b) muestra el tiempo de entrenamiento y prueba (en verde) con un intervalo de 5 minutos de descanso entre ciclo para un total 20 ciclos por día. (imagen adaptada de Liang et al. 2016 6 cortesía de acceso público.)

Otra parte de este estudio estableció que la recepción magnética requiere un nervio específico que transmite señales del abdomen de la abeja al cerebro y permite la recepción del campo magnético.

¿Pueden los campos magnéticos fuertes hechos por humanos afectar negativamente las abejas?

Al continuar aprendiendo sobre la recepción magnética de las abejas me pregunté, “¿Cómo las ondas magnéticas emanadas por equipos tecnológicos afectan a las abejas?”. ¿Por ejemplo, podría mi teléfono celular emanar campos magnéticos suficientemente fuertes como para confundir o atraer las abejas? ¿Quizás es por esa razón que una abeja se aparece cuando estoy en mi teléfono celular? Busqué un poco más y encontré que experimentos han reportado previamente que las abejas son capaces de sentir intensidades de campos magnéticos cerca de los 260 µOe,4 que son mucho más pequeños de lo que produce un teléfono celular (cerca de 60 Oe o 60,000 µOe).7

En el otro extremo, un equipo científico de Canadá reportó que cuando las abejas entrenadas fueron expuestas a un campo magnético miles veces mas fuerte que el campo magnético de la Tierra, que es en promedio 0.5 Oe, ya no se comportaban como se esperaba según su entrenamiento. Imagínate una abeja puesta en el centro de una tabla (la marca del cero en el medio del eje de x) y a cada extremo de la tabla hay un envase con agua.  El envase en uno de los dos extremos contiene agua con azúcar (sacarosa) y el otro envase agua con sal.  Los investigadores pusieron una anomalía magnética en el lado del envase con azúcar y las abejas aprendieron a asociar la anomalía con el agua con azúcar por lo que casi siempre escogían ese lado. Luego, ellos separaron las abejas en dos grupos: un grupo fue magnetizado por 5 minutos con un campo magnético fuerte de 2,200 Oe y el otro grupo no. Lo que observaron es que las abejas entrenadas expuestas a un campo magnético fuerte ya no reconocían la anomalía magnética; casi 50 porciento de ellas se fueron hacia el lado con el agua con sal como muestra la gráfica de barras debajo (a). Por el otro lado, las abejas que no fueron expuestas al campo magnético fuerte eran capaces todavía de detectar la anomalía magnética y fueron hacia la recompensa de agua con azúcar como fueron entrenadas. Estos resultados sugieren que la recepción magnética de las abejas entrenadas puede ser interrumpida con imán lo suficientemente fuerte.

Ejecución de las abejas entrenadas para seleccionar la recompensa de agua azucarada asociada con la anomalía magnética. Las abejas de ambos grupos (a) y (b) fueron entrenadas idénticamente, sin embargo, las abejas del grupo (a) fueron expuestas a un campo magnético de 2.2 kOe por 5 segundos previo a la prueba de respuesta. Las abejas que no fueron magnetizadas (b) detectaron la anomalía magnética significativamente más de lo esperado por casualidad (X2-prueba, p=0.0164). Las abejas magnetizadas no mostraron una diferencia estadísticamente significativa entre su selección al lado sin anomalía magnética o al lado de la anomalía magnética con recompensa (X2-prueba, p=0.8527). (Figura adaptada de Lambinet et al. (2017)3 cortesía de Creative Commons).

Sobre todo, se necesita más investigación para saber si la radiación electromagnética de mi teléfono celular tiene efectos perjudiciales a las abejas.

Inquietudes que surgieron al escribir este blog

Debido a la polinización de las abejas, tanto salvaje como domésticas, podemos disfrutar de la variedad de frutas, vegetables, y nueces que vemos en los supermercados. Me asombró aprender que aproximadamente un tercio de la producción de comida global depende de las abejas.8 Considerando lo crucial que son las abejas son para la agricultura y seguridad alimentaria, me dio tristeza descubrir que desde 2006 las poblaciones mundiales de las abejas están declinando. Aparte del impacto perjudicial que estamos causando ecológicamente con practicas agrícolas de hoy en día como el uso de pesticidas y herbicidas desmedidamente y la pérdida de hábitats, sospecho que la polución electromagnética por aparatos electrónicos comunes podría estar contribuyendo a la disminución de la población de abejas.10,11

Quizás la polución electromagnética podría estar conectada al fenómeno llamado desorden de colapso colonial, que ocurre cuando una abeja trabajadora esencialmente abandona su colmena sin causa aparente.9 Nuestra indeliberada perturbación de la recepción magnética de las abejas podría ser una razón por la cual las abejas se pierden en búsqueda de comida, agua, y sus hogares. El lado optimista es que muchas organizaciones continúan sus esfuerzos para parar el uso de químicos agricultores peligrosos y promover la agricultura segura para las abejas como la agricultura orgánica y de restauración de hábitats salvajes, lo que ojalá ayude a recuperar las poblaciones de abejas. Se necesitan mas investigaciones para descifrar los mecanismos e importancia de la recepción magnética de las abejas y cómo nuestra presencia en la naturaleza afecta a estos aliados insectos trabajadores. Este fenómeno en la escala nano podría tener un papel importante en la salud de las abejas.

Referencias

  1. Frisch, K. Decoding the Language of the Bee. Science. 1974, 185(4152), 663-668. http://www.jstor.org/stable/1738718.
  2. Kirschvink, J; Padmanabha, S; Boyce, C et al. Measurement of the threshold sensitivity of honeybees to weak, extremely low-frequency magnetic fields. The Journal of Experimental Biology. 1997, 200, 1363–1368. doi: 10.1242/jeb.200.9.1363
  3. Lambinet, V; Hayden, M; Reigl, K et al. Linking magnetite in the abdomen of honey bees to a magnetoreceptive function. Proceedings of the Royal Society B. 2017, 284(1851). doi: 10.1098/rspb.2016.2873.
  4. Hsu C-Y, Ko F-Y, Li C-W et al. Magnetoreception System in Honeybees (Apis mellifera). PLoS ONE. 2007 2(4), e395. doi: 10.1371/journal.pone.0000395.
  5. Shaw, J; Boyd, A; House, M et al. Magnetotactic Bacteria and Honey Bees: Model Systems for Characterising an Iron Oxide Mediated Magnetoreceptor. Microscopy and Microanalysis. 2015, 21, 85 – 86. doi: 10.1017/S1431927615001221
  6. Liang, C. H.; Chuang, C. L.; Jiang, J. A. et al. Magnetic Sensing through the Abdomen of the Honey bee. Scientific Reports. 2016, 6(23657). doi: 10.1038/srep23657
  7. Elert, G. Magnetic Field Near a Cellular Telephone. The Physics Factbook. 2003. https://hypertextbook.com/facts/2003/VietTran.shtml
  8. World Bee Day. The importance of bees. 2018. https://www.worldbeeday.org/en/about/the-importance-of-bees.html.
  9. Taye, R; Deka, M; Rahman, A et al. Effect of electromagnetic radiation of cell phone tower on foraging behaviour of Asiatic honey bee, Apis cerana F. (Hymenoptera: Apidae). Journal of Entomology and Zoology Studies. 2017, 5(3), 1527-1529. E-ISSN: 2320-7078
  10. Favre, D. Mobile phone-induced honeybee worker piping. Apidologie. 2011, 42. 270–279. doi: 10.1007/s13592-011-0016-x
  11. Lupi et al. Effects of Pesticides and Electromagnetic Fields on Honeybees: A Field Study Using Biomarkers. International Journal of Environmental Research. 2020, 14, 107–122. doi: 10.1007/s41742-019-00242-4