A partir de la modificación genética de la levadura Yarrowia lipolytica un grupo de científicos logró producir un suplemento alimenticio compuesto seis esteroles clave, presentes en el polen de las plantas, que demostró mejorar significativamente la reproducción de las abejas.
El nuevo estudio dirigido por la Universidad de Oxford con la colaboración del Real Jardín Botánico de Kew, la Universidad de Greenwich y la Universidad Técnica de Dinamarca, podría ofrecer una solución rentable y sostenible para proteger a las abejas melíferas contra las amenazas del cambio climático y la pérdida de hábitat, salvándolas de la extinción.
La mezcla de esteroles obtenida se incorporó a las dietas de las colonias de abejas en las pruebas de alimentación realizadas, durante tres meses, en invernaderos cerrados para garantizar que éstas se alimentaran únicamente con este suplemento.
Antes de esta investigación, no estaba claro cuáles de los diversos esteroles presentes en el polen eran cruciales para la salud de las abejas. Para responder la interrogante, los investigadores evaluaron químicamente la composición de las mencionadas sustancias en muestras de tejido obtenidas de pupas y abejas adultas. El análisis identificó seis compuestos esterólicos: 24-metilencolesterol, campesterol, isofucosterol, β-sitosterol, colesterol y desmosterol.
La deficiencia crítica de nutrientes por causas antropogénicas
Diversos factores como el cambio climático causado por las actividades humanas y la intensificación agrícola, privan a las abejas, cada vez más, de la diversidad floral requerida para prosperar.
Gracias a la insuficiencia de polen natural, es frecuente los apicultores alimentan a sus abejas con sustitutos artificiales de polen. Pero lamentablemente, los suplementos comerciales son incompletos desde el punto de vista nutricional porque son elaborados con con harina proteica, azúcares y aceites.
Más del 70% de los cultivos de alimentos en el mundo se ven favorecidos por la acción polinizadora, en particular de las abejas, y el 90% de las plantan con flores necesitan de la polinización para reproducirse, según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación (FAO por sus siglas en inglés).
Las graves disminuciones de las colonias de las abejas melíferas, principalmente, provocadas por una combinación de deficiencias de nutrientes, el cambio climático, las infecciones de ácaros, las enfermedades virales y la exposición a pesticidas, son una amenaza significativa para la seguridad alimentaria y la biodiversidad. La pérdida anual de colonias de abejas melíferas comerciales en Estados Unidos durante la última década, por ejemplo, ha oscilado entre el 40 % y el 50 %, y podría alcanzar entre el 60 % y el 70 % en 2025.
Los hallazgos clave del estudio
Al final del estudio, las colonias de abejas alimentadas con levadura enriquecida con esteroles habían criado hasta 15 veces más larvas hasta la etapa de pupa viable, en comparación con las que tenían las dietas control.
Además, las colonias que fueron alimentadas con la dieta enriquecida tuvieron mayor probabilidad de continuar criando crías hasta el final del período de tres meses, en tanto las que recibieron dietas deficientes en esteroles cesaron la producción de crías después de 90 días.
Izquierda: Jennifer Chennells pesando tubos de selección de alimentos para abejas, Oxford Bee Lab. Derecha: Abejas obreras alimentándose en el laboratorio, Oxford Bee Lab. Crédito: Caroline Wood.
Por otra parte, el perfil de esteroles de las larvas en las colonias alimentadas con levadura modificada coincidió con el observado en las colonias alimentadas de forma natural, esto indica que las abejas transfieren a sus crías de forma selectiva solo los esteroles de mayor importancia biológica.
“Para las abejas, la diferencia entre una dieta enriquecida con esteroles y los alimentos convencionales sería comparable a la diferencia que existe para los humanos entre consumir comidas equilibradas y nutricionalmente completas y consumir comidas carentes de nutrientes esenciales como los ácidos grasos esenciales. Mediante la fermentación de precisión, ahora podemos proporcionar a las abejas un alimento a medida, nutricionalmente completo a nivel molecular”, precisó Elynor Moore, autora principal e integrante del Departamento de Biología de la Universidad de Oxford cuando se hizo el estudio, actualmente Universidad Tecnológica de Delft.
Los esteroles clave para las abejas
¿Cuáles son los esteroles clave para garantizar la reproducción de las abejas? Para responder a esta pregunta, el equipo científico evaluó químicamente la composición de esteroles en muestras de tejido obtenidas de pupas y abejas adultas.
Tras el análisis identificaron seis compuestos esterólicos que, de manera consistente, formaban la mayoría en los tejidos de las abejas: 24-metilencolesterol, campesterol, isofucosterol, β-sitosterol, colesterol y desmosterol.
Los investigadores modificaron la levadura Yarrowia lipolytica, mediante la edición genética CRISPR-Cas9, para producir estos esteroles de forma sostenible y asequible. Se seleccionó por su alto contenido lipídico, su seguridad alimentaria demostrada y además del uso como suplemento en piensos para acuicultura. Para producir el suplemento enriquecido con esteroles, se cultivó biomasa de levadura diseñada en biorreactores, se cosechó y luego fue secada hasta convertirla en polvo.
“Nuestro estudio demuestra cómo podemos aprovechar la biología sintética para resolver desafíos ecológicos reales. La mayoría de los esteroles de polen que utilizan las abejas no están disponibles de forma natural en cantidades que puedan cosecharse a escala comercial, lo que imposibilita la creación de un alimento nutricionalmente completo que sustituya al polen”, afirmó la profesora del Departamento de Biología de la Universidad de Oxford y otra de las autoras principales del estudio, Geraldine Wright.
Beneficios del superalimento para la agricultura y la biodiversidad
El uso irracional de agroquímicos, plaguicidas principalmente, afecta gravemente la supervivencia de las abejas y otros polinizadores.
De acuerdo a los autores del estudio el nuevo suplemento diseñado ofrece un método práctico para mejorar la resiliencia de las colonias, sin agotar aún más los recursos florales naturales. Debido a que la biomasa de levadura también contiene proteínas y lípidos beneficiosos, podría utilizarse como alimento integral para abejas.
“Dependemos de las abejas melíferas para polinizar uno de cada tres bocados de nuestro alimento. Sin embargo, las abejas se enfrentan a numerosos factores de estrés. Una buena nutrición es una forma de mejorar su resiliencia ante estas amenazas, y en paisajes con escasez de forraje natural para las abejas, un suplemento dietético más completo podría ser un punto de inflexión”, dijo Danielle Downey, directora Ejecutiva del Proyecto Apis m., una organización sin fines de lucro dedicada a la investigación de abejas melíferas, no afiliada al estudio.
El descubrimiento de fitonutrientes clave que, al incluirse en suplementos alimenticios, permite la cría sostenida de las abejas melíferas, tiene un gran potencial para mejorar la supervivencia de las colonias.
“Las abejas melíferas son polinizadores cruciales para la producción de cultivos como almendras, manzanas y cerezas, por lo que están presentes en grandes cantidades en algunas zonas de cultivo, lo que puede ejercer presión sobre las limitadas flores silvestres. Por lo tanto, nuestro suplemento diseñado podría beneficiar a las especies de abejas silvestres al reducir la competencia por el polen”, añade el coautor de la inevstigación Phil Stevenson, profesor del Real Jardín Botánico de Kew y de la Universidad de Greenwich.
Los próximos pasos de cara al futuro
Aunque son prometedores los resultados del estudio titulado “La levadura modificada proporciona esteroles de polen raros pero esenciales para las abejas”, publicado en la revista Nature, se requieren más ensayos de campo a gran escala a fin de evaluar los impactos a largo plazo en la salud de las colonias y la eficacia de la polinización. El suplemento podría estar disponible para los agricultores en un plazo de dos años.
La nueva tecnología podría utilizarse también para desarrollar suplementos dietéticos para otros polinizadores o insectos de granja, abriendo nuevas vías para la agricultura sostenible.
Con información de Nature, Universidad de Oxford y BBC News
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