Rainhas de espécies de abelhas sem ferrão (Meliponini) enfrentam um dilema reprodutivo. Se eles acasalam com machos com os quais acabam compartilhando o mesmo gene de determinação de sexo, metade de sua prole consistirá de machos, e a força de trabalho da colônia cairá pela metade, dado que efetivamente apenas as mulheres são trabalhadoras.

Além disso, machos com material genético paterno e materno (diplóide) como resultado dessa escolha infeliz da rainha consomem apenas os recursos coletados pelas operárias e geralmente são estéreis, contribuindo para diminuir as chances reprodutivas da colônia. Projeto de pesquisa apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) envolvendo uma equipe de cientistas de universidades do Brasil, Bélgica, e o Reino Unido mostra que o surgimento de machos diplóides desse tipo de acasalamento também leva à morte da rainha em colônias da espécie de abelha sem ferrão Scaptotrigona depilis.

De acordo com Ayrton Vollet-Neto, primeiro autor do estudo, os resultados sugerem que esse comportamento pode ser comum a todas as espécies de abelhas sem ferrão, pois ocorre em gêneros filogeneticamente distantes.

Uma possível explicação para a morte de uma rainha que não cumpre o papel de manter uma taxa proporcional de abelhas operárias na colônia é que uma rainha filha substituta poderá acasalar e garantir a sobrevivência da colônia. De outra forma, o resultado mais provável seria a morte da colônia. "Se a rainha for morta rapidamente, ela pode ser substituída por uma filha que terá a chance de acasalar com um macho que não tenha o alelo do mesmo sexo, "Disse Vollet-Neto.

Os resultados do estudo foram publicados no Journal of Chemical Ecology .

Acidente genético prejudica o controle do proletariado masculino

Vollet-Neto explica que as abelhas fêmeas sem ferrão podem escolher o sexo de sua prole, uma característica que eles compartilham com todos os insetos da ordem Hymenoptera, que incluem formigas e vespas, bem como abelhas.

Rainhas das abelhas sem ferrão acasalam apenas uma vez na vida. Isso acontece quando eles são muito jovens. Eles armazenam esperma na espermateca, um órgão localizado no abdômen. Na fertilização de óvulos com espermatozóides da espermateca, eles geram mulheres diplóides, que possuem duas cópias de cada gene (uma de cada pai) em suas células.

Quando as rainhas querem produzir machos, eles fecham um canal na espermateca para evitar que os óvulos sejam fertilizados. Os machos haplóides (com apenas genes maternos) eclodem de ovos não fertilizados. "Os insetos na ordem Hymenoptera diferem de outros insetos e dos humanos no que diz respeito à determinação do sexo porque os machos não têm pai e eclodem de ovos não fertilizados, "Disse Vollet-Neto.

Contudo, o mecanismo de determinação do sexo em abelhas sem ferrão pode falhar. Por um azar, a rainha pode acasalar com um macho cuja composição genética leva à produção de machos diplóides em vez de fêmeas, ele explicou.

A razão é que a determinação do sexo em Hymenoptera é normalmente controlada por um gene de determinação do sexo complementar (CSD), que pode ou não ter dois alelos (cópias). Além disso, se houver dois alelos, eles podem ser idênticos ou diferentes. Se houver apenas um alelo, o resultado é um homem. Se houver dois alelos diferentes em um homem diplóide, o resultado é uma mulher. Se houver dois alelos idênticos, o resultado é outro homem diplóide em vez de uma mulher.

"Quando há duas cópias idênticas do gene CSD, a fisiologia do inseto o interpreta como tendo apenas um. Isso resulta em um homem diplóide, "Explicou Vollet-Neto.

"Fedor masculino" desencadeia distúrbios na colônia

Para remediar o problema criado quando a rainha escolhe um parceiro com o alelo do mesmo sexo, as operárias da abelha melífera Apis mellifera, por exemplo, são capazes de detectar e matar larvas masculinas diplóides no início de seu desenvolvimento. Isso evita o desperdício de recursos e tempo que seriam investidos na sua criação sem retorno para a colônia.

No caso de abelhas sem ferrão, há poucas evidências de tal comportamento. Os trabalhadores não têm acesso a células de cria para eliminar machos diplóides imaturos porque as células são lacradas após a oviposição e contêm todos os recursos necessários para o desenvolvimento das larvas.

Para testar a hipótese de que as abelhas sem ferrão também têm meios de remediar as consequências da produção diplóide de machos, os pesquisadores realizaram um experimento no qual removeram rainhas de colônias de S. depilis onde machos diplóides estavam prestes a eclodir e as substituíram por rainhas "saudáveis", que não produziu descendentes com esta característica.

O experimento mostrou que todas as rainhas "saudáveis" introduzidas nas colônias onde os machos diplóides estavam prestes a emergir morreram dentro de 10-20 dias, enquanto as rainhas introduzidas em 20 colônias de controle sem a emergência de machos diplóides não morreram.

“Essas rainhas 'saudáveis' não foram responsáveis ​​pela produção dos machos diplóides que surgiram nas colônias, então, a conclusão que tiramos foi que sua morte foi determinada pelo surgimento de homens diplóides, "Disse Vollet-Neto.

Com base nesta descoberta, os pesquisadores então testaram a hipótese de que os perfis de hidrocarbonetos cuticulares de machos diplóides serviam de alguma forma como um sinal químico para a execução da rainha.

A cutícula é uma camada extracelular que cobre completamente a superfície externa dos insetos sociais. Os hidrocarbonetos cuticulares atuam como uma assinatura química para cada indivíduo na colônia.

Para testar sua hipótese, os pesquisadores compararam os perfis químicos de machos diplóides e haplóides em zero, cinco e 10 dias de idade. A análise usando cromatografia gasosa juntamente com espectrometria de massa mostrou que o perfil de hidrocarboneto cuticular de machos diplóides diferia significativamente daquele de machos haploides à medida que envelheciam e que isso ocorria cerca de 10 dias após a emergência - precisamente quando as rainhas começaram a morrer.

"Isso sugere que diferenças no perfil químico masculino podem atuar como sinais para desencadear a morte da rainha, "Vollet-Neto disse." Mas mais pesquisas são necessárias para confirmar ou refutar essa hipótese. "