Sistemas de Castas de Abejas Melíferas: Parte 1-Genética de Abejas Melíferas

Siempre me han fascinado las reinas y los trabajadores. De hecho, pasé mi maestría estudiando los mecanismos que producen reinas y obreras. Quiero pasar los próximos tres artículos en este y en los próximos números discutiendo los complejos procesos que rigen cómo un huevo se convierte en una trabajadora o en una reina. Puedes esperar estas tres piezas:

  • El Libro Genético de la Vida: Los conceptos básicos de la genética de las abejas melíferas
  • Cómo la genética y el entorno dan forma a las trabajadoras y reinas de las abejas melíferas
  • Las diferencias entre reinas y trabajadoras

Las abejas melíferas tienen un sistema de determinación del sexo (drones masculinos versus reinas o trabajadoras femeninas) conocido como haplodiploidía. Esto difiere de la determinación del sexo humano en varias formas (Figura 1). En los seres humanos, tanto los hombres como las mujeres llevan dos copias de cada cromosoma (ambos son diploides), uno heredado del padre y otro de la madre. Los hombres humanos resultan porque tienen un cromosoma sexual específico (cromosoma Y) del que carecen las mujeres. Con las abejas melíferas, las abejas reinas tienen un compartimento especializado dentro de su cuerpo para llevar el esperma que obtuvo de eventos de apareamiento anteriores, y ella determina si fertilizar o no cada huevo mientras se pone. Los machos se desarrollan a partir de huevos no fertilizados, y por lo tanto solo llevan un solo conjunto de cromosomas (haploides) y las hembras se desarrollan a partir de huevos fertilizados y poseen dos copias de cada cromosoma (diploides), las hembras reciben ADN de ambos padres, mientras que los machos reciben ADN solo de su madre. Un dato divertido de BIP: Las abejas melíferas macho no tienen padres

Figura 1: La imagen de arriba muestra la determinación del sexo humano. Cada barra representa un cromosoma sexual. Además, las flechas muestran cómo se donan estos cromosomas a futuras crías. Los humanos tienen lo que se conoce como sistema de determinación sexual XX/XY. En este sistema, el sexo está determinado por un par de cromosomas sexuales. Mientras que los humanos tienen un total de 23 pares de cromosomas, 2 (el X y el Y) determinan el sexo humano. Las mujeres suelen tener dos de los mismos cromosomas sexuales (XX) y los hombres suelen tener dos tipos diferentes de cromosomas sexuales (XY).

Figura 2: Arriba se muestra la genética de las abejas obreras y reinas. Las barras representan cromosomas. Las obreras y reinas son el resultado de la fertilización, que es el acto de fusionar huevos de reina hembra con esperma de drone macho. Esta combinación da como resultado un huevo diploide y contiene cromosomas tanto del drone macho como de la reina hembra. Si bien solo estoy mostrando 1 cromosoma para simplificar, las abejas melíferas tienen 16 cromosomas (frente a 23 para los humanos). En este ejemplo, la descendencia diploide heredaría un cromosoma del conjunto del dron y el conjunto de la reina, por lo que un cromosoma «blanco» y un cromosoma «negro». Las hembras diploides, únicas de las abejas melíferas, pueden convertirse en reina o en trabajadora. Esto depende de la nutrición que reciban durante el desarrollo.

Figura 3: La imagen de arriba es la genética de una imposición del trabajador. Un trabajador ponedor tiene rasgos reproductivos subdesarrollados, por lo que no puede aparearse con drones. Debido a esto, no pueden fertilizar huevos y producir obreras o reinas. Sin embargo, los trabajadores ponedores pueden producir machos haploides sin fertilizar. Este es un último esfuerzo para que la colonia pase su material genético a las generaciones futuras.

Figura 4: La imagen de arriba muestra a una reina poniendo huevos de zánganos. Las reinas pueden poner huevos fertilizados o no fertilizados. Esto típicamente depende del tamaño de la celda, ya que las reinas ponen huevos de zánganos no fertilizados en celdas de zánganos más grandes.

Las figuras 2-4 resumen las diferencias genéticas entre hembras diploides y machos haploides. Para que las hembras se desarrollen, necesitan una receta genética diferente de la madre y el padre. Los machos diploides son un gran ejemplo de la importancia de estas diferentes recetas genéticas en la determinación del sexo. En ciertos casos, los machos diploides pueden resultar si reciben cromosomas idénticos tanto del padre como de la madre. Esto puede ser el resultado de poblaciones muy endogámicas, y resulta en varones infértiles (Figuras 2).

Las reinas son los únicos individuos en la colonia que pueden producir tanto obreras diploides o reinas como machos haploides. Tocaré por qué los trabajadores no pueden producir mujeres diploides en un blog posterior, pero describo con cierto detalle en las Figuras 3-4. Los trabajadores pueden poner drones porque son capaces de poner huevos sin fertilizar. Esencialmente, los trabajadores no pueden aparearse o almacenar esperma, por lo que producen solo machos haploides.

Figura 5: La imagen de arriba muestra una población altamente endogámica. En este ejemplo, una reina se apareó con su hermano, que comparten cromosomas idénticos. El ejemplo de descendencia diploide anterior recibió un cromosoma blanco de su padre y un cromosoma blanco de su madre, lo que resulta en machos diploides. Estos machos no sobreviven en la naturaleza porque la colonia los elimina de inmediato. Sin embargo, la extracción de machos diploides da como resultado patrones de cría manchados después del apareamiento.

La haplodiploidía es interesante e integral para las colonias de abejas melíferas, pero por qué el apicultor promedio debería conocer esta información. Hay algunas razones: 1) esta información nos ayuda a comprender y mejorar los sistemas de apareamiento, 2) la determinación del sexo nos permite comprender por qué las abejas melíferas no pueden tolerar la endogamia, 3) esta información puede ayudarnos a comprender por qué y cómo fallan las reinas, y 4) la genética es un aspecto importante de la apicultura, pero en el futuro, la genética será un componente integral para hacer que la apicultura sea más sostenible.

La genética de abejas melíferas es fascinante. Si te ha gustado leer este blog tanto como a mí me ha gustado escribirlo, estate atento a la próxima entrega sobre cómo la genética y el entorno dan forma a las abejas melíferas y a la reina.

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