Título del proyecto

¿Cómo afectan las condiciones climáticas y la disponibilidad de recursos florales el comportamiento social y la comunicación química de las abejas?

Nombre del mentor

Mentor: William Wcislo, científico del personal de STRI, WcisloW@si.edu
Co-mentor: Callum Kingwell, investigador postdoctoral de STRI, ck0938@princeton.edu
Por favor, copien a Paola Galgani galganip@si.edu en cualquier correo electrónico relacionado con esta pasantía.

Lugar de la pasantía

Isla Barro Colorado. Los mentores estarán en esta ubicación.

Tiempo de la pasantía

La pasantía se llevará a cabo durante la estación seca de 2025, comenzando en enero o febrero; la fecha exacta de inicio de la pasantía es flexible.

Resumen del proyecto

El término 'plasticidad fenotípica' se refiere a la capacidad de los seres vivos para desarrollar y expresar una gama de fenotipos posibles dependiendo de las condiciones ambientales. Esta flexibilidad ayuda a maximizar la aptitud que es probable que produzca el conjunto particular de características morfológicas, fisiológicas y conductuales de un organismo (es decir, su fenotipo) en un contexto ambiental específico.

Este proyecto se centrará en especies de abejas crepusculares del género Megalopta que exhiben una expresión plástica del comportamiento social. Mientras que la mayoría de las especies de abejas más famosas viven en grupos sociales, la mayoría de las especies de abejas (~90%) son en realidad solitarias.

Las abejas Megalopta pueden hacer ambas cosas: algunos individuos establecen nidos solitarios mientras que otros establecen colonias sociales con castas de reinas y obreras definidas. Las fundadoras que adoptan la estrategia de anidación social exhiben características que las ayudan en su eventual papel como reinas; estos incluyen la emisión aumentada de compuestos de 'feromona de reina', que requieren nutrientes valiosos (aminoácidos esenciales) para su biosíntesis.

¿Qué factores influyen para que una abeja adopte una estrategia de anidación solitaria o social? Aunque la respuesta aún no está clara, es probable que las características individuales como el tamaño del cuerpo y el fondo genético interactúen con factores ambientales para determinar la expresión fenotípica. El monitoreo a largo plazo de Megalopta en BCI indica que la frecuencia del comportamiento de anidación social fluctúa con los ciclos climáticos (por ejemplo, El Niño) que están vinculados a la disponibilidad floral. Además, el éxito de forrajeo de los individuos al inicio del establecimiento del nido es predictivo de la estrategia social que adoptan.

En conjunto, y en términos sencillos, estas observaciones sugieren que las abejas pueden ser más propensas a ser solitarias cuando los recursos son limitados y más propensas a ser sociales cuando son abundantes. Comprender cómo las abejas responden a las condiciones ambientales fluctuantes, por ejemplo, a través de cambios en el comportamiento social, es relevante para predecir cómo pueden verse afectadas las poblaciones de polinizadores tropicales por grandes cambios ambientales.

Los pasantes que trabajen en este proyecto trabajarán de cerca con los mentores para llevar a cabo un experimento de campo diseñado para probar las hipótesis de que la ingesta de nutrientes florales (a) influye en la plasticidad fenotípica en el comportamiento social y (b) restringe la capacidad de las reinas para emitir feromona de reina. Esto requerirá el establecimiento y el monitoreo cercano de colonias de observación de Megalopta en BCI y la manipulación cuidadosa de la ingesta de nutrientes de las abejas utilizando un protocolo establecido. Los pasantes recolectarán datos sobre el comportamiento de forrajeo de las abejas utilizando cámaras en el nido, monitorearán el desarrollo del nido marcando y rastreando abejas individuales y medirán niveles hormonales, contenido de nutrientes en los tejidos y producción de feromonas en puntos de tiempo de desarrollo estandarizados.

Objetivos de la mentoría

Se espera que el pasante trabaje de cerca con los mentores, quienes estarán físicamente presentes en el sitio de investigación, para adquirir experiencia en todos los aspectos inherentes a la realización de un proyecto de investigación científico exitoso.

Esto incluirá algo de planificación y desarrollo de métodos (especialmente con respecto a la composición y método de entrega de la dieta artificial), experiencia práctica con abejas silvestres (incluyendo mantenimiento de nidos y técnicas de marcaje) y aspectos técnicos relacionados con la recolección de datos. En este último punto, el pasante puede esperar aprender a construir y trabajar con un equipo de filmación personalizado que emplea cámaras y computadoras ‘Raspberry Pi’ y aprender métodos clave en ecología química, incluyendo la extracción de feromonas con solventes, la microextracción en fase sólida (SPME) y la cromatografía de gases con detección por ionización de llama (GC-FID) y/o espectrometría de masas (GC-MS).

Rol del pasante, compromiso de tiempo y productos esperados

Se espera que el pasante esté presente en la Isla Barro Colorado durante la duración del estudio, trabajando de cerca con otros investigadores del laboratorio de Evolución, Comportamiento y Neurobiología que estarán estudiando abejas Megalopta en el sitio. Las abejas Megalopta son crepusculares, por lo que su biología no las hace aptas para ser estudiadas solo durante horas laborales regulares (9am-5pm). El compromiso de tiempo real variará de acuerdo con las demandas del proyecto y la variación estacional en los niveles de actividad de las abejas, pero las horas son generalmente flexibles y se alentará a los pasantes a buscar oportunidades de desarrollo profesional en otras instalaciones de STRI fuera de BCI (ver abajo).

Se espera que el pasante esté involucrado en todos los aspectos del proyecto de investigación, incluyendo trabajo de campo en el bosque seco tropical de BCI, trabajo de laboratorio en las instalaciones de BCI y eventual análisis de datos y preparación de manuscritos.

¿Cuáles son las ocasiones regularmente celebradas para discusiones grupales, asistencia a conferencias, asesoramiento profesional y otras oportunidades educativas y experimentales para sus pasantes?

Se alentará al pasante a participar en eventos académicos programados regularmente, como las reuniones del ‘Grupo de Discusión sobre Comportamiento’ y los eventos del ‘Seminario BAMBI’, para ampliar su perspectiva de la investigación en curso en STRI y desarrollar su red profesional científica.

Antecedentes deseados

Damos la bienvenida a solicitantes con un trasfondo académico e interés intelectual en el comportamiento animal, la entomología y/o la ecología química. No se requiere competencia en el idioma inglés; podemos trabajar en inglés o español según sea necesario.

Lecturas de antecedentes sugeridas

• Kapheim, K. M., Smith, A. R., Nonacs, P., Wcislo, W. T., & Wayne, R. K. (2013). Foundress polyphenism and the origins of eusociality in a facultatively eusocial sweat bee, Megalopta genalis (Halictidae). Behavioral Ecology and Sociobiology, 67, 331-340.
• Kapheim, K. M. (2017). Nutritional, endocrine, and social influences on reproductive physiology at the origins of social behavior. Current Opinion in Insect Science, 22, 62-70.
• Kingwell, C., Böröczky, K., Steitz, I., Ayasse, M., & Wcislo, W. (2021). Cuticular and dufour’s gland chemistry reflect reproductive and social state in the facultatively eusocial sweat bee Megalopta genalis (Hymenoptera: Halictidae). Journal of Chemical Ecology, 47(4), 420-432.
• Smith, A. (2021). Megalopta. Encyclopedia of Social Insects, 584-587.