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Las Bacterias Aumentan la Digestibilidad de la Proteína del Polen

  • Las abejas melíferas deben tener proteínas en su dieta.

  • El polen es una fuente de proteína.

  • Las proteínas se descomponen en aminoácidos.

  • Las bacterias ayudan a preservar el polen, extrayendo y descomponiendo las proteínas del polen.

  • Un intestino sano contiene cientos de especies bacterianas secundarias


Las abejas melíferas que buscan polen almacenan el polen en un área especializada en sus patas traseras.


Las abejas melíferas necesitan proteínas en su dieta

Si bien solemos pensar en las abejas melíferas recolectando néctar, una colonia de tamaño promedio puede traer 100 libras de polen en una temporada. El polen es una parte esencial de la dieta de las abejas melíferas y proporciona una amplia gama de nutrientes: proteínas, carbohidratos, lípidos, vitaminas y minerales.

La comida de las abejas se digiere en el ventrículo y el íleon. Las abejas melíferas necesitan descomponer las proteínas de la dieta en unidades más pequeñas, aminoácidos, con la ayuda de otras proteínas especializadas, llamadas enzimas proteolíticas. Las abejas melíferas secretan enzimas proteolíticas como la tripsina, pero los microbios intestinales son una gran fuente de enzimas proteolíticas que favorecen la digestión.


¿Qué es la Proteína?

Las proteínas son moléculas biológicas grandes que realizan muchas funciones diferentes en las células vivas. Las proteínas son materiales de construcción en los tejidos del cuerpo, los músculos y las glándulas. Las proteínas están formadas por unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. Hay veinte tipos diferentes de aminoácidos. Si no se puede encontrar un aminoácido correcto, no se pueden sintetizar proteínas completas. La proteína más abundante en las abejas melíferas es la vitelogenina, una proteína que influye en la resistencia al estrés y es importante para la organización social de las abejas melíferas. Las abejas melíferas no pueden producir algunos aminoácidos, y estos aminoácidos, llamados aminoácidos esenciales, deben provenir de los alimentos (polen y pan de abeja). Los aminoácidos esenciales para las abejas melíferas son arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina (De Groot, 1953). La composición nutricional de la dieta de las abejas melíferas afecta la supervivencia.


Papel de Bateria en el proceso digestivo en el intestino de la abeja melífera

Las bacterias intestinales de las abejas melíferas contribuyen a la digestión del polen y otros alimentos de las abejas melíferas dentro del íleon. Las bacterias fermentan el polen y el néctar para producir moléculas nutricionales llamadas ácidos grasos de cadena corta (SCFA). Los SCFA son pequeñas moléculas de combustible que las abejas melíferas pueden metabolizar (absorber en hemolinfa y usar como energía) directamente.

En un estudio de 20171, Zheng y sus colegas trataron a las abejas melíferas con un antibiótico para eliminar las bacterias (GF) y compararon estas abejas melíferas con abejas convencionales (CV) con microbiomas normales. Demostraron que los microbios aumentan la producción de SCFA (acetato, propionato, lactato, succinato y butirato) en el íleon, el recto y su absorción en la hemolinfa. Estos SCFA disminuyen cuando se eliminan las bacterias de las abejas melíferas (GF). En las abejas melíferas convencionales (CV), los niveles de SCFA son más altos en la hemolinfa, donde estas moléculas de combustible respaldan el desarrollo de las abejas melíferas, la señalización hormonal y el aumento de peso.

Niveles de SCFA en el intestino y hemolinfa de abejas melíferas GF y CV © Zheng et al4


Papel de las bacterias en el polen almacenado/pan de abeja

A través de la adición de néctar y secreciones glandulares y ciertas bacterias, las abejas almacenan polen como pan de abeja. Este procesamiento cambia la apariencia del polen y aumenta la digestibilidad y el valor nutricional del polen almacenado (Herbert y Shimanuki, 1978; Human y Nicolson 2006). La figura de COLOSS BEEBOOK2 (abajo) muestra la apariencia de los granos de polen antes (A) y después (B) de la adición de néctar y secreciones glandulares.


En 2015, Anderson et al3 informaron que el polen almacenado no experimenta una conversión de nutrientes a largo plazo y esos microbios no predigieren el polen antes de que las abejas lo consuman. En su estudio, los investigadores analizaron polen fresco y pan de abeja y encontraron cáscaras de grano de polen intactas y que contenían muy pocas bacterias en el pan de abeja. En contraste, el polen encontrado en el intestino posterior de la abeja melífera tenía muchas más bacterias adheridas. Estas observaciones se interpretaron en el sentido de que las bacterias del polen están asociadas con la conservación, no con la digestión, de los nutrientes.


En 2021, otro estudio reveló un efecto previamente desconocido de las bacterias en el polen. Christiansen et al inocularon polen fresco con bacterias Acinetobacter que habitan en el néctar y esperaron 45 minutos para ver que las bacterias "estimulaban la liberación de proteínas al inducir la germinación y la explosión del polen". Una medición precisa de la proteína disponible indicó que las bacterias duplicaron la proteína disponible de los granos de polen en el estudio. Por lo tanto, antes desapercibido, las bacterias probablemente juegan un papel importante en el aumento de la proteína disponible del polen, tanto antes como después de que las abejas melíferas consuman los granos de polen.


Fotografía del grano de polen que germinó y reventó © Christiansen et al3


¿Qué Microbios?

Nuestra comprensión de los microbios en el intestino de la abeja melífera está creciendo. Los microbios mejor caracterizados dentro del intestino de la abeja melífera adulta, también llamado microbioma intestinal central, son los cinco taxones bacterianos más consistentes, ubicuos y abundantes: Snodgrassella, Gilliamella, Lactobacillus Firm-4, Lactobacillus Firm-5 y Bifidobacterium. Estos tipos de bacterias centrales coexisten con un gran número de bacterias menos frecuentes adquiridas del medio ambiente, como Erwinia, Serratia, Citrobacter, Acinetobacter, Lactobacillus que no pertenecen a Firm-4 o Firm-5, Streptococcus y Bacillus. Un estudio reciente5 mostró que la comunidad bacteriana central está compuesta por 32 especies de bacterias, mientras que 164 especies de bacterias no centrales se encuentran en las mismas muestras de abejas melíferas. Las bacterias secundarias en el intestino de la abeja melífera son diversas y funcionales. Una de sus funciones es apoyar la digestión.

 

Sobre el Autor


Vera Strogolova: es una científica fascinada por los microbios. Como cofundadora y CTO de Strong Microbials, Vera está a cargo del desarrollo, la investigación y la mejora de los probióticos para las abejas melíferas.

 

Referencias

1- Zheng, H; Powell, J E; Steele, M I; Dietrich, C; Moran, N A (2017) Honeybee gut microbiota promotes host weight gain via bacterial metabolism and hormonal signaling. PNAS 114 (18): 4775-4780


2- Human, H; Brodschneider, R; Dietemann, V; Dively, G; Ellis, J; Forsgren, E; Fries, I; Hatjina, F; Hu, F-L; Jaffé, R; Jensen, A B; Köhler, A; Magyar, J; Özkýrým, A; Pirk, C W W; Rose, R; Strauss, U; Tanner, G; Tarpy, D R; Van Der Steen, J J M; Vaudo, A; Vejsnæs, F; Wilde, J; Williams, G R; Zheng, H-Q (2013) Miscellaneous standard methods for Apis mellifera research. In V Dietemann; J D Ellis; P Neumann (Eds) The COLOSS BEEBOOK, Volume I: standard methods for Apis mellifera research. Journal of Apicultural Research 52(4): http://dx.doi.org/10.3896/IBRA.1.52.4.10


3- Anderson, K; Carroll, M J; Sheehan, T; Mott, B M; Maes, P; Corby-Harris, V (2015) Hive-stored pollen of honey bees: many lines of evidence are consistent with pollen preservation, not nutrient conversion. Molecular Ecology 23:5904-5917


4- Christensen, S M; Munkres, I; Vannette, R L (2021) Nectar bacteria stimulate pollen germination and bursting to enhance microbial fitness. Current Biology 31:1-8


5- Callegari, M., Crotti, E., Fusi, M. et al. Compartmentalization of bacterial and fungal microbiomes in the gut of adult honeybees. NPJ Biofilms Microbiomes 7, 42 (2021). https://doi.org/10.1038/s41522-021-00212-9

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