quantidade da dieta influencia a determinação de castas em abelhas (Apis mellifera)

Abelha rainha ou abelha mãe.

“Nas espécies que cuidam da sua prole/descendentes, o aprovisionamento de alimento disponível para o seu desenvolvimento tem efeitos profundos nas características da prole. O aprovisionamento é importante nas abelhas porque os aspectos nutricionais determinam se uma fêmea se torna uma rainha reprodutora ou operária estéril. Pensa-se que uma diferença qualitativa entre as dietas larvais de rainhas e operárias conduza a essa divergência (1); no entanto, nenhum composto isolado parece ser responsável pela diferenciação (2). A quantidade da dieta pode ter um papel durante a determinação das castas de abelhas, mas nunca foi formalmente estudada. Nosso objetivo era determinar as contribuições relativas da quantidade e qualidade da dieta para o desenvolvimento da rainha. As larvas foram criadas in vitro com nove dietas variando a proporção de geleia real e açúcares [aspecto qualitativo da dieta], e foram alimentados com oito quantidades diferentes [o que perfaz 72 regimes alimentares distintos] (3) . Para a dieta situada a meio da escala [na escala de proporção de proteína e açucares/carboidratos da dieta] (4), foi incluído um tratamento com quantidade ad libitum [à vontade]. Após a emergência, as características de rainha foram determinadas usando uma análise de componentes principais (CP) através de sete medidas morfológicas (5). Descobrimos que as larvas alimentadas com uma quantidade ad libitum de dieta eram indistinguíveis das rainhas criadas comercialmente, e que as características de rainha eram independentes da proporção de proteína e açucares na dieta (6). Nem o teor de proteínas nem os carboidratos tiveram influência significativa no primeiro componente principal (CP1), aquele que explicou 64,4% da diferença entre rainhas e operárias (7). Por outro lado, a quantidade total de alimento explicou uma quantidade significativa da variação no CP1 (8). Grandes quantidades de dieta no instar final [o que ocorre no 6º dia de desenvolvimento larvar] foram capazes de induzir os traços da rainha, contrariamente à sabedoria recebida de que a determinação da rainha só pode ocorrer até ao terceiro instar [o que ocorre no 3º dia de desenvolvimento larvar] (9). Estes resultados indicam que a quantidade total de dieta/alimento fornecida às larvas pode regular [condicionar] a diferença entre castas de rainhas e operárias nas abelhas. (10)”

O conhecimento convencional refere que a diferenciação entre as castas de abelhas fêmeas ocorre, o mais tardar, até ao 3º instar larvar. De acordo com os dados obtidos pelos autores deste estudo esta diferenciação pode ocorrer até ao último instar larvar, isto é, até ao 6º dia de desenvolvimento larvar, e se as larvas forem alimentadas com grandes quantidades de dieta apropriada.

(1) Desde a década de 1890, acredita-se que a qualidade da dieta determina casta nas abelhas através de uma ‘substância ativa biológica’ encontrada apenas na geleia real que ativa uma chave [epigenética] de desenvolvimento das rainhas.

(2) Embora os estudos tenham mostrado inicialmente que as proteínas eram reguladoras-chave da casta, os estudos de acompanhamento/aprofundamento falharam em reforçar estes dados iniciais.

(3) A menor quantidade de dieta (160 µl) foi adoptada a partir de métodos in vitro anteriores, porque essa quantidade produz abelhas operárias. A quantidade foi aumentada em incrementos de 30 µl de 160 µl até 370 µl para produzir os outros tratamentos. Houve um tratamento ad libitum adicional no qual as larvas eram alimentadas com um excesso acima do que podiam consumir. Todas as larvas foram alimentadas com a mesma quantidade durante os primeiros 5 dias de desenvolvimento: dia 1: 10 µl, dia 2: 10 µl, dia 3: 20 µl, dia 4: 30 µl e dia 5: 40 µl, totalizando 110 µl de dieta durante os 5 dias. Durante o sexto dia de desenvolvimento, as larvas foram alimentadas com quantidades diferentes, dependendo do tratamento da quantidade da dieta, de modo que a quantidade total da dieta variou de 160 µl a 370 µl. No tratamento ad libitum, as larvas foram alimentadas com 200 µl por dia até à purga intestinal. Os tratamentos com grande quantidade de alimento produziram uma alta proporção de rainhas. Por exemplo, o tratamento ad libitum produziu 100% (20 de 20) rainhas e o tratamento de 370 µl produziu 58% de rainhas (19 de 33). Nos tratamentos de menor quantidade de alimento (220, 190, 160 µl), apenas três rainhas foram produzidas.

(4) A dieta de referência (dieta com proteínas e carboidratos em níveis médios) foi baseada num estudo anterior que estabeleceu o desenvolvimento de operárias induzidas pela dieta. A geleia real continha 12,35% de proteína, 27% de carboidratos e 56% de água. Esses valores foram utilizados para calcular a percentagem de macronutrientes em cada dieta.

(5) A morfometria de adultos pode separar e classificar castas. As mandíbulas, o basitarso e a cabeça dos adultos foram dissecados e fotografados. As medidas morfométricas incluíram peso húmido corporal total, largura e comprimento do basitarso, largura e comprimento da mandíbula e largura e comprimento da cabeça.

(6) Os resultados indicam que esses componentes qualitativos parecem não determinar a casta quando a quantidade de alimentos é controlada. Dietas ricas em carboidratos produzem mais rainhas quando a quantidade da dieta não é controlada. Royalactin (MRJP-1) e Major Royal Jelly Protein-3 (MRJP-3) são considerados os principais componentes da geleia real que influenciam o desenvolvimento da rainha, mas nenhum estudo controlou a quantidade da dieta. Nossos resultados indicam que esses componentes qualitativos parecem não determinar a casta quando a quantidade de alimentos é controlada e esses fatores qualitativos devem ser reavaliados para determinar se desempenham ou não um papel importante no desenvolvimento da casta.

(7) Quando o conteúdo de proteínas e carboidratos é alterado em quantidades controladas na dieta, o desenvolvimento e a sobrevivência são afetados, particularmente em dietas com pouca proteína. Observamos um resultado semelhante de alta mortalidade em dietas com pouca proteína. No entanto, a proporção de proteínas e carboidratos não parece determinar a casta nas abelhas.

(8) Nosso estudo corrobora outros estudos que indicaram que o teor relativo de proteínas não controla a diferenciação da rainha. Nossos resultados indicam que a quantidade da dieta tem um papel maior no desenvolvimento da rainha do que a qualidade, e estudos futuros devem controlar a quantidade da dieta ao testar sistematicamente macronutrientes no desenvolvimento de castas.

(9) O terceiro dia foi considerado a janela crítica para a determinação da rainha, mas nossos resultados sugerem que o status reprodutivo pode ser mantido até ao sexto dia se houver comida suficiente.

(10) Os miRNAs e o ácido p-cumárico encontrados no pólen inibem o desenvolvimento dos ovários e estão presentes apenas na dieta de larvas destinadas às operárias. No nosso estudo, baixas quantidades de alimentos inibiram o desenvolvimento da rainha. Nos tratamentos com menor quantidade de alimento (220, 190, 160 µl), apenas três rainhas foram produzidas.

fonte: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.0614

Nota: este estudo, com um desenho experimental elegante e complexo, aprofunda uma linha de investigação, que visa identificar as variáveis independentes que melhor explicam a diferenciação de castas nas abelhas fêmeas. Do que entendi e procurando simplificar e resumir, a quantidade de alimento influencia de forma importante a diferenciação até ao 5º instar larvar, isto é, quantidades elevadas de dieta apropriada, mesmo que fornecidas no 6º dia do estádio larvar, contribuíram para que 58% dessas larvas tenham evoluído para abelhas-rainha. Este estudo reforça a ideia que tal como noutros insectos sociais (vespas e vespões, por ex.), também nas abelhas melíferas a quantidade de alimento, não apenas a sua qualidade, tem um papel decisivo na diferenciação entre fêmeas reprodutivas e fêmeas estéreis. Verificou-se também que dietas ricas mas em quantidades baixas não foram suficientes para fazer evoluir as larvas no sentido da formação de abelhas-rainha num número significativo de casos. Este estudo, e outros nesta linha, visam fornecer a indústria de criadores de rainhas (em especial a norte-americana) de conhecimentos que lhe permita melhorar a qualidade das rainhas que coloca no mercado e que tem sido alvo de críticas num passado recente.

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