Alguns insetos (por exemplo, formigas e algumas abelhas) vivem em sociedades ou colônias intrincadamente estruturadas. Suas colônias podem incluir milhares de indivíduos especializados em diferentes tarefas. A maioria dos indivíduos é estéril, dedicando suas vidas às tarefas da colônia, como coletar alimentos ou alimentar os filhotes. Mais e mais dados sugerem uma ligação entre a microbiota intestinal e o comportamento social animal. Esta ligação foi previamente estudada observando as interações de pares de indivíduos, mas não no nível social em um animal "hipersocial". Essa lacuna de conhecimento foi preenchida pelas descobertas feitas pelo Dr. Joanito Liberti, pós-doutorando nos departamentos de Microbiologia Fundamental (DMF) e Ecologia e Evolução (DEE) da UNIL, e Tomas Kay, doutorando no DEE, co-primeiro autores do artigo publicado na revista Nature Ecology &Evolution
Uma microbiota simples e gerenciável

A abelha é um modelo muito útil porque abriga uma microbiota simples composta por cerca de quinze espécies de bactérias. As mesmas espécies bacterianas estão presentes nos intestinos das abelhas em todo o mundo. "Uma maior estabilidade na microbiota do que a maioria dos insetos sociais", diz Joanito Liberti. Esses micróbios são todos cultiváveis ​​em laboratório e uma equipe liderada por Philipp Engel (co-autor da publicação e professor associado do DMF) tem coleções de cepas bacterianas prontas para serem testadas. Além disso, é muito fácil obter abelhas sem micróbios intestinais sem o uso de antibióticos, o que pode ter efeitos colaterais e influenciar os resultados dos experimentos. Como? De uma colmeia, tudo o que você deve fazer é extrair com cuidado e paciência as pupas (que têm tripas estéreis) de dentro de suas células seladas. As abelhas podem então ser colonizadas experimentalmente com bactérias conhecidas, o que permite estudar com precisão o impacto dessas bactérias nos animais.

O resultado de uma colaboração entre cientistas e abelhas

O bolsista de pós-doutorado, trabalhando em dois laboratórios, se beneficiou da experiência complementar entre os pesquisadores da microbiota de abelhas do DMF e do conhecimento sobre rastreamento comportamental automatizado de uma equipe liderada por Laurent Keller (professor titular do DEE). “Duzentas abelhas sem microbiota intestinal foram divididas em dois grupos, um colonizado por uma mistura representativa de micróbios intestinais e o outro deixado estéril, ou seja, com 100 a 1.000 vezes menos micróbios do que o grupo colonizado”, diz Joanito Liberti. "Esta experiência foi realizada em nove colônias."

“Como fazemos regularmente com as formigas, anexamos um código QR exclusivo a cada abelha para permitir o rastreamento automático em nível individual”, diz Tomas Kay (veja os IDs no vídeo). Monitoradas por mais de 150 horas, suas interações foram gravadas e as interações "cabeça a cabeça" (via antenas ou boca, chamadas probóscide) foram contadas (veja as linhas amarelas representando todos os tipos de interação no vídeo). Os pesquisadores descobriram que as abelhas com uma microbiota empobrecida interagiam menos umas com as outras do que as abelhas que haviam sido colonizadas experimentalmente. Além disso, este último formou redes sociais mais estruturadas do que o primeiro. “Cada animal tem melhores amigos com quem interage preferencialmente”, diz Philipp Engel, aumentando a eficiência do desempenho das tarefas dentro do grupo.

O eixo intestino-cérebro

Embora os mecanismos subjacentes permaneçam desconhecidos, os biólogos encontraram algumas primeiras indicações. Nos cérebros de abelhas colonizadas com microbiota intestinal, certas moléculas (que são fundamentais para o funcionamento do cérebro) eram mais abundantes do que nos cérebros de abelhas sem microbiota. Por exemplo, serina e ornitina foram mais abundantes nos cérebros de abelhas colonizadas por microbiota e nos cérebros de abelhas que interagiram com mais frequência. Além disso, as bactérias influenciaram a expressão de certos genes no intestino e na região do cérebro responsável pela percepção de estímulos olfativos (via antenas) e gustativos (via boca).

“Esses dados sugerem que existe uma relação entre as funções cerebrais essenciais ao comportamento social das abelhas e sua microbiota intestinal”, diz Joanito Liberti. Uma emergência ambiental A microbiota intestinal das abelhas pode ser prejudicada pela exposição a pesticidas (por exemplo, neonicotinóides) ou herbicidas (por exemplo, glifosato). O uso desses produtos tóxicos poderia, portanto, atrapalhar o bom funcionamento do cérebro e, em última análise, a organização social natural das colônias.

"De fato, as interações diretas são essenciais para a transmissão de informações vitais", diz o professor Engel. "O interesse geral no eixo 'intestino-cérebro' está crescendo e essa avenida deve continuar a ser explorada", conclui o primeiro autor do artigo. + Explorar mais

Como as bactérias intestinais das abelhas ajudam a digerir sua dieta rica em pólen