Tercer Milenio

Biodiversidad

Una vacuna al rescate de las abejas

En EE. UU. se ha aprobado la primera vacuna para insectos. Tiene como objetivo estimular el sistema inmunitario de las abejas de la miel y protegerlas de la loque americana, una infección bacteriana que acaba con sus larvas y destruye sus colonias. 

La abeja europea, Apis mellifera, sale volando tras recolectar el polen.
La abeja europea, Apis mellifera, sale volando tras recolectar el polen.
Muhammad Mahdi Karim

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos acaba de aprobar por primera vez en el mundo el uso de una vacuna para proteger a las abejas productoras de miel o abejas melíferas de una infección. La vacuna busca hacer frente a una enfermedad que afecta a sus larvas y destruye sus colmenas: la loque americana.

Se trata también de la primera vacuna desarrollada para insectos, un hito que podría abrir la puerta a diseñar otros métodos para prevenir distintas enfermedades microbianas que afectan a las abejas, cuyas poblaciones han sufrido un declive en todo el mundo en las últimas décadas.

La infección está causada por la bacteria Paenibacillus larvae, que no supone ningún riesgo para la salud humana, pero que en las abejas es muy contagiosa y se transmite rápidamente de una colonia a otra.

Hasta ahora, prácticamente el único método que los apicultores tenían a su disposición para tratar de evitar la propagación de la enfermedad era la quema de las colmenas afectadas, así como del material y utensilios contaminados. También se administran antibióticos a las colonias cercanas, un método costoso y que no siempre resulta efectivo.

Sin aguja ni jeringuilla

La vacuna, desarrollada por la empresa biotecnológica Dalan Animal Health, consiste en una forma inactivada de Paenibacillus larvae. Es decir, está compuesta por bacterias enteras muertas que no producen la enfermedad pero sí que pueden inducir una respuesta del sistema inmunitario.

En este caso, la vacuna no se administra con aguja y jeringuilla, como en los humanos, sino que se dispensa a cada colmena mezclada en una solución azucarada que sirve de alimento a la abeja reina.

La reina, rodeada de abejas en el interior de la colmena.
La reina, rodeada de abejas en el interior de la colmena.
Waugsberg

Las abejas obreras consumen el alimento e incorporan la vacuna a la jalea real que producen y con la que alimentan a la reina. Una vez ingerida, fragmentos de la vacuna llegan a los ovarios de la abeja reina y, de ahí, a las larvas, que entrarán en contacto con la vacuna y desarrollarán inmunidad contra la infección.

El uso de la vacuna debería permitir dejar de utilizar antibióticos para controlar la loque americana. Generalmente, los apicultores los administran una vez al año como medida preventiva o cuando se producen brotes de la infección, pero su mal uso puede hacer que las bacterias se vuelvan resistentes y también puede eliminar bacterias beneficiosas, abriendo la puerta a otras infecciones.

Letal para las larvas

La loque americana es la más extendida y destructiva de las enfermedades de cría de abejas. No afecta a las abejas adultas, pero es muy infecciosa y letal para sus larvas. Las de menos de tres días de edad se infectan cuando ingieren esporas de Paenibacillus larvae presentes en su alimento. Las esporas germinan en el intestino de la larva y las bacterias proliferan. Cuando la larva se convierte en prepupa, las bacterias atraviesan la pared intestinal y penetran en la hemolinfa (el equivalente a la sangre en los insectos), donde se multiplican exponencialmente hasta matar a la larva.

Las larvas muertas se vuelven de color marrón oscuro y desprenden un característico olor agrio que puede alertar al apicultor. Solo seis esporas de Paenibacillus son suficientes para que las larvas de menos de un día se infecten, mientras que las de más de tres días tendrían que ingerir millones de ellas para contraer la enfermedad y por ello solo afecta a las más jóvenes.

¿Y en Europa?

La enfermedad se describió por primera vez a finales del siglo XIX e inicios del siglo XX en el continente americano y por esta razón se denomina loque americana. Sin embargo está presente en todo el mundo y se desconoce su origen. Existe también una loque europea que ataca a las larvas y las pupas, provocada por una bacteria distinta, y menos peligrosa que la americana.

De momento, la vacuna se ha autorizado para un uso condicional, un mecanismo que permite una aprobación más rápida si se demuestra que esta es capaz de prevenir una enfermedad para la que no se dispone de remedio alguno. Previamente se ha tenido que demostrar que es segura y que proporciona protección frente a la infección. Asimismo, la empresa que la ha desarrollado deberá seguir recopilando datos de su eficacia para poder pedir su aprobación definitiva.

Parásitos, pesticidas y pobre alimentación

Existen ocho especies de abejas melíferas, mantenidas por los apicultores, pero estas representan solo una pequeña fracción de las aproximadamente 20.000 especies conocidas de abejas. Durante las últimas décadas se ha producido un declive de las poblaciones tanto de las especies silvestres como de las abejas productoras de miel. Cada año, el 30% de las colonias de abejas melíferas, en promedio, no sobreviven los meses de invierno.

Este declive no es exclusivo de las abejas. Distintos estudios han apuntado que en las últimas cuatro décadas se ha perdido entre el 70 y el 90% de la biomasa de insectos, a razón de un 2,5% cada año. El dramático descenso que sufren sus poblaciones en todo el mundo podría conducir a la extinción del 40% de las especies de insectos en las próximas décadas, con los escarabajos peloteros, las polillas, las mariposas, las abejas y los tricópteros, entre los grupos más afectados.

La reducción en el número de abejas y otros insectos no se debe a un único factor, sino que tiene múltiples causas. Los expertos hablan de las tres (o las cuatro) pes: parásitos –y patógenos–, pesticidas y pobre alimentación. Detrás de ellas se encuentran las actividades humanas que favorecen la destrucción y fragmentación de los hábitats naturales –reemplazados por la agricultura intensiva y la urbanización–, la contaminación por el uso de pesticidas y fertilizantes químicos, el aumento de enfermedades por introducción de especies foráneas con finalidades comerciales, la introducción de especies invasoras predadoras de las abejas y el cambio climático.

El ácaro Varroa destructor produce la principal enfermedad que afecta a las abejas adultas.
El ácaro Varroa destructor produce la principal enfermedad que afecta a las abejas adultas.
Eric Erbe, C. Pooley: USDA, ARS, EMU

Entre los parásitos que afectan a las abejas cabe destacar Varroa destructor, un ácaro ectoparásito de 1,2 milímetros de largo que produce una infestación denominada varroosis, la principal enfermedad de las que actualmente afectan a las abejas adultas. Varroa trepa por el cuerpo de estos insectos, se encaja entre las placas de su exoesqueleto (como si se introdujese por debajo de la piel) y libera un cóctel de enzimas que digieren los tejidos de las abejas y permiten al ácaro chupar y alimentarse de su hemolinfa, debilitándolas. Varroa actúa también como vector de por lo menos cinco virus debilitantes de las abejas, incluido el virus de las alas deformes.

En los últimos años las poblaciones de abejas de la miel europeas (Apis melifera) también se han visto afectadas en distintos países por la introducción de especies invasoras como la avispa asiática (Vespa velutina), un depredador natural de la abeja asiática Apis cerana y para la cual la abeja europea todavía no ha desarrollado mecanismos de defensa.

Después están los distintos productos químicos empleados en la agricultura intensiva, que terminan en las colmenas, transportados por las abejas junto con el néctar y el polen. Se sabe que insecticidas sistémicos de nueva generación (como los neonicotinoides y el fipronil) afectan el sistema inmunitario de las abejas. Estas se vuelven más susceptibles a enfermedades transmitidas por el ácaro Varroa, y son más débiles frente a infecciones víricas u otros patógenos. También reducen la capacidad de búsqueda de alimento de las obreras, afectan negativamente el rendimiento reproductivo de las abejas reinas y los zánganos, y comprometen así la supervivencia a largo plazo de la colonia. En las colmenas se han detectado varios compuestos químicos (hasta 14 a la vez) y se desconoce cuál sería su efecto combinado.

Finalmente, tanto la tendencia de la agricultura al monocultivo como la pérdida de biodiversidad vegetal hacen que la alimentación de las abejas sea cada vez menos diversa, más pobre, y este es otro de los factores que contribuyen a su declive.

Sin anticuerpos

Hasta hace unos años se pensaba que los insectos solo disponían de mecanismos innatos de defensa contra los patógenos y no podían adquirir inmunidad porque carecían de anticuerpos, las proteínas que el sistema inmunitario de muchos animales utiliza para identificar y neutralizar cuerpos extraños, como por ejemplo las bacterias y virus patógenos. Los anticuerpos están presentes únicamente en los vertebrados mandibulados, conocidos como gnatostomados, y forman parte también de la memoria inmunológica que las madres transfieren a sus crías a través de la placenta en el caso de los mamíferos placentarios, de la yema del huevo (por ejemplo en las aves) o de la leche durante la lactancia (en los mamíferos).

Sin embargo, se ha visto que los insectos pueden reconocer a patógenos específicos y que las madres también pueden preparar el sistema inmunitario de sus crías. Hasta hace poco se desconocía cómo se producía esta transferencia de memoria inmunológica sin la presencia de anticuerpos.

En 2015, el equipo de la entomóloga Dalial Freitak, actualmente en la Universidad de Graz (Austria), dilucidó el mecanismo. Freitak demostró que la vitelogenina, una proteína de la yema del huevo de las abejas, se une a las bacterias y a otros patógenos presentes en la hemolinfa de la madre, y es captada por las células nodrizas, responsables de nutrir a los ovocitos durante las primeras etapas de su crecimiento. Gracias a esta función, la vitelogenina arrastra fragmentos de los microorganismos patógenos hacia los ovocitos, donde actuarán como elicitores inmunes para que el sistema inmunitario de las larvas resultantes genere una protección frente a futuras infecciones. La investigación de Freitak sentó las bases para el desarrollo de la primera vacuna para insectos.

Abeja recolectando polen.
Abeja recolectando polen.
Jon Sullivan

Un mundo sin polinizadores

Las abejas son insectos polinizadores que, cuando se alimentan, transportan polen desde los estambres (los órganos masculinos de la flor) hasta el estigma (órgano femenino), permitiendo que los gametos masculinos de los granos de polen entren en contacto con el gameto femenino, el óvulo, y tenga lugar la fecundación del óvulo y la posterior formación de semillas y frutos.

Por ello, son indispensables para los ecosistemas de los que forman parte. También lo son para la agricultura, ya que la producción de muchas frutas y hortalizas depende de ellas. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, un tercio de la producción agrícola mundial depende de polinizadores como las abejas, las aves y los murciélagos. Y las abejas representan un tercio de todos los polinizadores.

No actuar para evitar el declive de las poblaciones de abejas podría tener un gran impacto económico. Y aunque otros polinizadores supliesen parte de su labor, la producción de frutos que depende de estos insectos como, por ejemplo, las naranjas, los limones, los aguacates o el café, se vería enormemente afectada. Probablemente no se produciría la hecatombe que muchos pronostican, porque otros cultivos relevantes como los cereales (trigo, arroz, maíz, centeno, cebada y avena), son polinizados gracias al viento, pero sí que perderíamos diversidad en la dieta y se encarecería considerablemente el precio de muchas frutas porque caería su producción.

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