En Panamá, en el nuevo laboratorio de neurobiología del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, los investigadores están estudiando cómo el cerebro de la abeja del sudor tropical Megalopta genalis se relaciona con el comportamiento de las reinas sociales y reinas solitarias de la especie. El estudio está ayudando a los científicos a dar grandes pasos para comprender el comportamiento social de los insectos.
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Después de observar a las abejas durante las actividades diarias (recolectando comida y poniendo huevos), los investigadores encontraron un patrón interesante en la región del cerebro que es responsable del aprendizaje y la memoria. En las reinas de las abejas sociales, que son responsables de coordinar una red social de trabajadores de las abejas, una mayor parte de su cerebro se dedica al aprendizaje y la memoria que en las reinas solitarias, que tienen que hacer gran parte del trabajo por sí mismas.
Hablamos con Adam Smith, un becario postdoctoral en el estudio, para aprender más sobre las especies y lo que las hace funcionar.
Ha habido otros estudios que han analizado el tamaño del cerebro entre animales sociales y no sociales. ¿Por qué decidiste enfocarte en las abejas, en lugar de otra especie social?
De los cuatro grupos principales de insectos sociales (termitas, abejas, avispas y hormigas), las abejas son las únicas con especies que pueden cambiar entre ser sociales y solitarias. Todas las hormigas y todas las termitas son sociales. Hay avispas tanto sociales como solitarias, pero, al menos de las especies investigadas hasta la fecha, ninguna especie de avispa puede reproducirse solitaria y socialmente, como pueden hacer las abejas Megalopta genalis .
Además, la neurobiología y el desarrollo del cerebro de las abejas están muy bien estudiados, y algunas otras especies se han estudiado en un grado mucho menor. Juntos, estos estudios sugieren que las influencias ambientales, incluso en los insectos adultos, influyen en el desarrollo del cerebro. Esto nos llevó a sospechar que el entorno social de Megalopta genalis también podría influir en el desarrollo del cerebro.
¿Cuál es la diferencia entre las reinas de abejas sociales y las reinas solitarias?
La similitud más importante entre los dos es que ambos se reproducen, es decir, ponen huevos. La principal diferencia es que las reinas sociales rara vez abandonan su nido y rara vez buscan el polen y el néctar. Solo ponen huevos. Las reinas solitarias, por otro lado, tienen que hacer todos los deberes de reproducción. Deben recolectar la comida (polen y néctar) para su descendencia, así como desarrollar óvulos en sus ovarios y depositarlos en celdas individuales con el alimento provisto. Las reinas de las abejas sociales dejan muchos de esos deberes a sus trabajadores. La otra gran diferencia entre las reinas sociales y solitarias es que las reinas sociales deben establecer y mantener el dominio social sobre sus hijas, que permanecen en el nido como trabajadoras.
Desde la perspectiva del desarrollo del cerebro, es importante tener en cuenta que incluso los nidos sociales comenzaron como nidos solitarios: una hembra construye un nido y pone huevos, luego la primera generación de hijas abandona el nido para ir a iniciar sus propios nidos, o se quedan en sus nidos natales como trabajadores subordinados. Por lo tanto, aunque las reinas sociales rara vez se alimentan, tuvieron que hacerlo, en un punto, para establecer su nido. La relación de dominación asociada con los nidos sociales, por otro lado, es exclusiva de las reinas sociales.
¿Podría explicar la hipótesis del cerebro social, que exploró en este estudio?
La hipótesis del cerebro social propone que las complejidades de la vida social (hacer un seguimiento de las jerarquías de dominación, las relaciones familiares, la identidad individual) son tan exigentes cognitivamente que requieren una mayor inteligencia más allá de lo que los animales necesitarían para el resto de sus vidas.
La predicción básica de la hipótesis del cerebro social es que, en igualdad de condiciones, las especies sociales serán más inteligentes que las solitarias. Sin embargo, hay algunos problemas prácticos con esto. Una es que la "inteligencia" no es un rasgo específico que se puede medir, por lo que el tamaño del cerebro o el tamaño de regiones específicas del cerebro (como la corteza en los mamíferos) generalmente se miden. Otro problema es que "todas las demás cosas" rara vez son iguales entre especies. Incluso las especies estrechamente relacionadas difieren en una serie de otros rasgos. Por último, es difícil cuantificar la "socialidad". Por ejemplo, algunas especies pueden vivir en grandes grupos, pero con poca interacción compleja entre individuos. Otras especies pueden vivir en grupos pequeños, pero con relaciones sutiles y duraderas entre individuos. ¿Cuál de estos sería más exigente cognitivamente? Las dificultades inherentes a las comparaciones entre especies son las que nos motivaron a usar Megalopta genalis, porque los individuos dentro de la especie son muy similares.
Descubriste que la región del cerebro responsable del aprendizaje y la memoria es más grande en las reinas de las abejas sociales. ¿Eso significa que el cerebro en sí mismo es más grande o que funciona de manera diferente?
La región del cerebro no era más grande en términos absolutos, ni los cerebros mismos eran más grandes. Lo que era mayor era la proporción de una parte de esta región del cerebro (el neuropilo del cuerpo de hongo) a otra (los cuerpos celulares de Kenyon). En estudios previos sobre el desarrollo del cerebro de las abejas, los valores más altos de esta relación son el resultado de mayores desafíos cognitivos, como el aprendizaje de nuevas ubicaciones históricas alrededor del nido. Por lo tanto, nuestros datos sugieren que, según lo predicho por la hipótesis del cerebro social, establecer y mantener el dominio sobre un subordinado social es más exigente cognitivamente que la vida solitaria.
La última parte de su pregunta realmente llega al meollo del asunto: no sabemos qué significan estas diferencias en términos de cómo funciona el cerebro, ya sea para los estudios anteriores, que se centraron en los desafíos de aprendizaje más tradicionales o en los nuestros, que centrado en las diferencias sociales. Se necesitan estudios futuros que analicen la naturaleza de las conexiones neuronales, en lugar de solo las diferencias en el desarrollo del cerebro, para descubrir cómo las diferencias de desarrollo conducen a diferencias funcionales.
¿Cómo es útil esta información? ¿Cómo puede impulsar la investigación futura de las abejas?
En términos de futuras investigaciones sobre abejas, espero que motive más estudios comparativos. Por ejemplo, muchas abejas de la misma familia que Megalopta son comunales, lo que significa que viven juntas, pero no tienen jerarquías de dominio. ¿Muestran patrones similares de desarrollo cerebral? E incluso entre las especies de abejas puramente solitarias, hay quienes se alimentan de un solo tipo de flor, y otros que recolectan una amplia variedad de polen. ¿Muestran estos últimos patrones más flexibles de desarrollo cerebral, mientras que los primeros están más "conectados" para alimentarse?
Este estudio debería ser útil para los investigadores interesados en la evolución del cerebro porque muestra que no es necesario usar primates, con todas las dificultades logísticas, éticas y científicas que conllevan, para estudiar la evolución de la inteligencia social. Los insectos sociales como grupo permiten una gama más amplia de comparaciones que los vertebrados.
