Descripción: Dentro de la familia Apidae, la tribu meliponini engloba a más de 350 especies de abejas sin aguijón. Estas abejas presentan un amplio repertorio de comportamientos de recolección y comunicación. A pesar de estar cercanamente relacionadas con la abeja melífera, que es uno de los modelos de estudio en invertebrados por excelencia en aspectos cognitivas, hasta la fecha existen muy pocas descripciones de las habilidades de aprendizaje de las abejas sin aguijón. El objetivo central de esta tesis fue desarrollar estudios comparados de dichas habilidades cognitivas y correlacionarlas con sus estrategias de recolección y comunicación. Para ello utilizamos por primera vez en abejas sin aguijón el protocolo de condicionamiento clásico REP (Respuesta de Extensión de Probóscide) que permite evaluar el aprendizaje olfativo en condiciones controladas de laboratorio. Las especies de abejas con las que trabajamos mostraron diferencias en su capacidad para resolver una tarea de condicionamiento diferencial olfativo. A partir de su desempeño en este protocolo, discutimos la relevancia de la información olfativa durante la recolección para cada especie. Particularmente con las abejas de la especie Melipona quadrifasciata, estudiamos la transmisión de información olfativa en el contexto social de la colmena. Observamos que esta especie de abejas tiene la capacidad de efectuar un aprendizaje mediado por una congénere (aprendizaje social). También determinamos que la información que adquieren en la colmena en términos olfativos puede ser evocada en un paradigma artificial de aprendizaje, demostrando que son capaces de efectuar una transferencia de información entre contextos. La producción de vibraciones al retornar de recolectar alimento forma parte de las estrategias para obtener recursos de muchas especies de abejas sin aguijón. Evaluamos las vibraciones ocurridas durante la transferencia de alimento entre compañeras en Melipona quadrifasciata. Estas vibraciones parecieran afectar el establecimiento del vínculo olor-recompensa. La incorporación de las abejas sin aguijón como modelos de estudio abre un promisorio campo de investigación comparativa en aprendizaje olfativo en insectos sociales.

Descripción: Un período sensible se define como un momento del desarrollo en el cual la experiencia ejerce una influencia duradera sobre una estructura del sistema nervioso, la cual puede generar cambios más o menos permanentes sobre la misma. En la abeja doméstica Apis mellifera se ha encontrado que las memorias olfativas generadas durante el período que va de los 5 a 8 días del estadio adulto poseen una mayor persistencia a muy largo término que otras formadas inmediatamente antes o después de dicho período. En la presente Tesis se ahonda el estudio de diferentes procesos que podrían verse afectados durante este período. Mediante la cría de individuos bajo condiciones experimentales controladas (mantenimiento en jaulas ubicadas en incubadoras a humedad y temperatura constante), grupos de obreras fueron mantenidos en jaulas durante 17 días. Los tratamientos se definieron por el intervalo de edades en el cual la dieta ofrecida fue aromatiza (solución de sacarosa conteniendo 50μl o 100μl de 1-hexanol por litro de alimento). Mientras que el grupo Control nunca tuvo exposición a 1-hexanol, sí lo estuvieron durante cuatro días consecutivos los grupos D1-4 (durante los primeros 4 días de vida adulta), D5-8 (desde el día 5 hasta 8) y finalmente D9-12 (desde el día 9 hasta el 12). Todas las mediciones fueron realizadas al día 17 de vida adulta. Desde lo comportamental se reafirmó la preponderancia de las memorias formadas entre los 5 y los 8 días. A nivel de la periferia sensorial olfativa, los registros electroantenográficos mostraron una mayor respuesta hacia un olor novedoso en el grupo D5-8 respecto al grupo Control, no encontrándose diferencias entre el resto de los grupos estimulados comparados con el Control. Dicha diferencia en el D5-8 era mayor a mayores concentraciones de un estímulo olfativo novedoso, pero no para 1-hexanol, el cual no presentó diferencias entre tratamientos. Se cuantificaron también los niveles de expresión de genes vinculados a la estabilización sináptica en el cerebro, focalizándose en las familias de las neuroliginas y neuroxinas. El grupo D5-8 fue el único tratamiento que presentó mayores niveles de expresión. Finalmente se realizó una aproximación histológica para evaluar si existía formación de nuevas células nerviosas (neurogénesis) en vías periférica y central, no observándose la presencia de este proceso. Estos resultados indican la presencia de procesos plásticos, como consolidación sináptica, desencadenados selectivamente durante un período específico de adquisición, 5-8 días de vida adulta y bajo un ambiente de crianza empobrecido de estímulos respecto del de colmena. Así el ambiente empobrecido permite visualizar un período sensible durante el desarrollo del sistema olfatorio de la abeja melífera, evidencia que abre nuevos interrogantes tales como a qué nivel de la señalización olfativa están ocurriendo estos cambios y cómo ello afecta la maduración de un sistema de tal complejidad como el olfatorio.

Descripción: Dentro de las colmenas de abejas Apis mellifera la información relativa a un recursofloral se distribuye rápidamente entre individuos de todas las edades mediante contactosboca a boca (trofalaxia). Estas interacciones sociales permiten establecer memoriasasociativas estables y de largo término en individuos adultos. Sin embargo, hasta elpresente se desconoce si la adquisición de esta información alcanza a individuos endesarrollo (pre-imaginales). Mediante eventos trofalácticos las larvas pueden recibir elrecurso ingresado a la colmena, siendo factible que aquellos individuos en desarrollopuedan establecer memorias asociativas, y que incluso las mismas sean funcionales enestadios avanzados. Se plantea si las experiencias olfativas de naturaleza apetitivaadquiridas en estadios larvales pueden ser retenidas luego de la metamorfosis y afectar laconducta del adulto. Para ello, se ofreció una solución azucarada aromatizada en elinterior de colmenas experimentales con el fin de circular alimento aromatizado quepueda ser potencialmente ingerido por individuos en desarrollo. Por un lado, secuantificó la adquisición y la retención de memorias olfativas bajo el paradigma derespuesta de extensión de probóscide (REP) en adultos, tanto hacia los olores preexpuestoscomo hacia olores novedosos. Sólo las abejas más jóvenes (3-5 días de edad)mostraron un mayor nivel de REP espontánea hacia el olor pre-expuesto al compararlocon el grupo control, sugiriendo que el adulto puede retener información adquirida antesde emerger. Curiosamente se obtuvieron altos niveles de REP hacia nuevos olores enconcordancia con la similitud perceptual entre éstos y el olor pre-expuesto. Esto sugiereun fenómeno de generalización a largo término que persiste luego de la metamorfosis. Se demostró también que incluso aquellas abejas que no respondieron espontáneamenteal olor pre-expuesto poseen una mayor capacidad de aprendizaje en uncondicionamiento olfativo clásico que abejas sin experiencias. Se evaluaron ademásposibles cambios en el sistema sensorial periférico del adulto producto de esasexperiencias, realizándose registros electrofisiológicos en antenas (EAG) de abejasadultas jóvenes. Se observó una sensibilidad diferencial de los receptores olfativosdependiendo de las experiencias olfativas tempranas. Para estudiar el comportamientomotor de las larvas se realizaron bioensayos de laboratorio que indicaron que laexperiencia previa hacia un olor elimina la preferencia innata hacia un olor novedoso. Para establecer correlatos entre experiencias tempranas y aspectos neurobiológicos, secuantificaron los volúmenes de determinadas estructuras cerebrales de abejas adultasjóvenes involucradas en el procesamiento de información olfativa. Los resultadosobtenidos no revelaron diferencias al comparar cerebros de abejas con o sin experienciasolfativas pre-imaginales así como tampoco en la expresión de genes asociados aprocesos sinápticos involucrados en eventos de aprendizaje. Concluimos que lasexperiencias olfativas pre-imaginales condujeron a cambios comportamentales yfisiológicos en las abejas recientemente emergidas. Estos resultados indican que lasabejas pueden acceder muy tempranamente a la información relacionada con el alimentoque ingresa a la colonia, situación que podría afectar a aquellas conductas mediadas porclaves olfativas, como es el caso de la recolección de recursos.

Descripción: Tempranamente en la vida de un animal las experiencias pueden moldear de forma dramática su comportamiento adulto. Utilizando a la abeja melífera nos propusimos entender la influencia de las experiencias olfativas precoces durante el estadio adulto sobre los comportamientos en individuos que hayan alcanzado edades en donde las actividades de recolección de recursos son frecuentes. Para ello evaluamos la retención de memorias olfativas establecidas en obreras de distintas edades observando que los niveles con los que se evocaban dichas memorias eran diferentes: abejas que recibían alimento aromatizado entre los 5 y 8 días de vida recordaban mejor a estos olores los 17 días que las que los aprendían a edades intermedias (9-12 días de edad). Sin embargo, la retención de aquellas abejas condicionadas entre los 9-12 días de edad podían ser mejorada si los individuos recibían experiencias olfativas tempranas ya sea a los 1-4 ó 5-8 días de edad. Estos resultados sugieren que: i) la retención de memorias olfativas tempranas no dependen directamente del intervalo adquisición-evaluación, sino de la edad en que ocurría la experiencia y ii) estas experiencias son fundamentales para el desarrollo de la memorización a largo término en abejas de edades intermedias. Esto podría explicarse a través de cambios en los patrones de actividad neuronal que observamos en el lóbulo antenal de abejas maduras que aprendieron precozmente un olor. Después de mostrar que las memorias olfativas que se adquieren en las primeras etapas de la vida adulta de un insecto pueden guiar el comportamiento varios días después del aprendizaje, y que estos recuerdos pueden vincularse a la modificación de la actividad neuronal en el cerebro, la abeja ofrece una nueva perspectiva para estudiar la ontogenia del aprendizaje y la memoria y sus consecuencias sobre la biología social.

Descripción: Entre los múltiples estímulos percibidos del entorno, los animales deben ser capaces de seleccionar aquellos que les sean útiles para sobrevivir. A tal efecto, las experiencias previas permiten diferenciar los estímulos relevantes de aquellos que no lo son; en especial esta Tesis se focalizará en los relacionados con la búsqueda y obtención de alimento. Cuando se pretende asociar un estímulo, que ha sido preexpuesto en el ambiente, a una recompensa, puede resultar difícil establecer una contingencia entre ellos. Este fenómeno ha sido definido como inhibición latente (IL) y se lo ha explorado a lo largo de esta Tesis usando como modelo experimental a la abeja Apis mellifera. A partir de ensayos de condicionamiento olfativo se evaluaron los efectos de volátiles preexpuestos tanto en el contexto social de la colmena como bajo condiciones experimentales controladas. Los volátiles preexpuestos en una colmena reducen las preferencias de las abejas hacia una fuente de alimento aromatizada con ese olor. Además, durante un condicionamiento clásico evaluado bajo el protocolo de extensión de probóscide, la preexposición olfativa dificulta la adquisición de una relación predictiva entre el olor preexpuesto y una recompensa. Esta reducción en el aprendizaje varía con la identidad del olor, siendo olor-específica. Si bien este fenómeno fue evidenciado para todas las categorías de edades de la casta obrera, en ninguna de ellas este efecto duró más de 24 hs. Asimismo, la preexposición de volátiles no provocó ningún cambio en la sensibilidad gustativa al azúcar de individuos de edades pre-recolectoras. Sin embargo, sí se observó que exposiciones prolongadas o mayores concentraciones del volátil afectan la persistencia de la IL. Finalmente, se estudiaron las vías aminérgicas involucradas en la IL de la abeja melífera; para lo cual se realizaron tratamientos farmacológicos que involucraron el uso de antagonistas de algunas aminas biogénicas (octopamina, dopamina y serotonina). Los resultados sugieren que la vía serotoninérgica podría estar involucrada en la modulación de la IL en la abeja melífera. Los resultados de esta Tesis muestran, por un lado, que los olores preexpuestos pueden reducir el rendimiento del aprendizaje asociativo si el mismo es subsecuentemente pareado con el alimento. Esta situación puede tener implicancias a nivel social, pudiendo influir en la propagación de información floral olfativa dentro de la colmena. Por otro lado, el hecho de que por primera vez se haya mostrado una interrupción de la IL mediante tratamientos farmacológicos abre nuevas perspectivas con relación al estudio de las vías neurales involucradas en este fenómeno en insectos.

Descripción: En insectos sociales como la abeja Apis mellifera, una eficiente recolección colectiva de recursos requiere de una precisa transferencia de información. La ubicación, productividad y tipo floral a explotar son esenciales para poder encontrar rápidamente el alimento descubierto. Las abejas combinan la transmisión de señales acústico-vibratorias y olfativas con la transferencia de información quimio-sensorial para alcanzar ese objetivo. En esta Tesis se evaluó la correlación entre las interacciones sociales que ocurren durante el reclutamiento hacia un nuevo tipo floral (nueva información olfativa) con las preferencias recolectoras de las abejas reclutadas. Se observó que el tipo de interacción más frecuente es el contacto corporal y que, incluso, no es necesario un contacto trofaláctico directo (transferencia de alimento boca a boca) con la reclutadora para que las abejas reclutadas arriben a la fuente de alimento señalada, como se sugería hasta el presente. Además, las abejas reclutadas mostraron una alta preferencia por aterrizar en los alimentadores que presentaron el mismo olor que el llevado por la danzarina. Por otro lado, con el fin de vincular semioquímicos cuticulares y actividad recolectora, se analizaron los perfiles de los compuestos cuticulares presentes en abejas recolectoras de néctar expuestas a fuentes de alimento de productividad variable. Estos perfiles variaron con la productividad de la fuente explotada, lo cual podría tener implicancias en el reclutamiento de nuevos individuos al sitio recolector. Además, se propuso desarrollar un bioensayo que permita cuantificar la sensibilidad quimiosensorial de abejas de colmena que pueden ser potencialmente activadas por abejas recolectoras a salir al exterior en busca de recursos. Estas abejas fueron capturadas en la colmena y tanto sus umbrales de respuestas al azúcar como sus respuestas espontáneas a olores cuantificadas. Finalmente, se estudió el rol de las experiencias olfativas, adquiridas a edades pre recolectoras dentro de la colmena, sobre el subsiguiente proceso de reclutamiento. Estos resultados indican que las memorias de abejas que aprendieron la asociación olor-recompensa dentro de la colmena, durante el desempeño de tareas de colmena, no relacionadas con la recolección, pueden ser evocadas incluso 8 días después de haber ocurrido el aprendizaje olfativo. En resumen, la transferencia y propagación de información referida al recurso afectaron a distintos grupos operativos de obreras, incluso a los que no estaban involucrados en la recolección. Esto permite suponer que la información floral puede persistir por periodos prolongados dentro de la colonia. A partir de estos resultados se concluye que la abeja Apis mellifera resulta un buen modelo para evaluar el establecimiento de información social a corto y largo término.

Descripción: En el presente estudio se analizó el comportamiento de búsqueda de hospedadores en las hembras del parasitoide Diachasmimorpha longicaudata en relación con los estímulos asociados a su hospedador: larvas de Ceratitis capitata. La respuesta del parasitoide fue estudiada en hembras naïve, y en hembras que tenían distintos niveles de experiencia, y se trató de evidenciar ventajas adaptativas asociadas a los comportamientos observados. Se utilizaron hembras criadas sobre dos cepas de C. capitata y los resultados obtenidos fueron comparados entre cepas. Los experimentos se realizaron bajo condiciones de laboratorio, utilizando arenas experimentales y un olfatómetro en Y. Se encontró que las hembras utilizan ciertas claves visuales del hábitat del hospedador en forma innata, mientras que otras claves son utilizadas solo después de adquirir alguna experiencia, y aparentemente, mediante aprendizaje asociativo. Se mostró que este aprendizaje es dinámico y también que confiere una ventaja frente a hembras sin experiencia. Las hembras utilizan, además, claves químicas durante el forrajeo, las cuales provienen tanto de las larvas hospedadoras como del hábitat donde estas se encuentran. Una vez sobre los frutos infestados, la presencia de las larvas y de compuestos asociados a estas, generan un aumento en la actividad de búsqueda por parte de los parasitoides. Se encontró un patrón de preferencia en el parasitoide por distintas especies frutales, cuya relación con el éxito reproductivo pudo ser evidenciada parcialmente. Por otro lado, se encontró que esta preferencia no es fija, y puede ser influenciada por el nivel de infestación y por la experiencia previa. Las diferencias que existen entre las dos cepas analizadas en el método de cría no produjeron diferencias en el comportamiento de forrajeo de los parasitoides.

Descripción: La abeja Apis mellifera es el principal polinizador introducido en sistemas agrícolas, cuya producción depende de la contratación de colmenas trashumantes que son trasladadas temporalmente hacia cultivos para brindar servicios de polinización. Al arribar, las abejas deben aprender las características del nuevo entorno, mostrando una gran plasticidad conductual para encontrar, discriminar y memorizar las fuentes de alimento más productivas. Entre los procesos cognitivos implicados en el comportamiento recolector, el aprendizaje de los olores florales y la formación de memorias olfativas juegan un papel importante en la explotación de recursos. A pesar del rol dominante de A. mellifera como polinizador introducido en sistemas agrícolas, su eficiencia puede verse limitada frente a otras abejas nativas en ciertos cultivos, tales como el girasol Helianthus annuus para la producción de semillas híbridas, el arándano de tipo ‘Southern highbush’ Vaccinuim corymbosum y el kiwi Actinidia chinensis var. deliciosa. En esta Tesis se planteó el estudio del comportamiento recolector de A. mellifera frente a otras especies nativas, silvestres o manejadas, integrando aspectos ecológicos y comportamentales del polinizador así como ecofisiológicos del cultivo a polinizar. En primer lugar, se observó que en cultivos de girasol con un marcado dimorfismo parental, las abejas A. mellifera y las abejas nativas solitarias del género Melissodes presentaron una distribución espacial y una recolección de recursos diferencial entre las líneas parentales dadoras de polen (macho fértil, MF) y las líneas productoras de semillas (macho estéril, ME). En relación con la transferencia de polen desde plantas MF a plantas ME, aunque ambos grupos exhibieron una alta constancia floral en inflorescencias MF, se encontró polen de girasol en el cuerpo de la mayoría de las abejas melíferas capturadas en plantas ME, por lo cual los granos de polen serían transferidos a las inflorescencias productoras de semilla por las abejas sociales. En segundo lugar, en una plantación mixta de dos cultivares de arándano, las abejas A. mellifera y los abejorros nativos Bombus pauloensis (provenientes de colonias comerciales) recolectaron recursos eficientemente de las flores de arándano, mostrando patrones de comportamiento complementarios. Mientras los abejorros mostraron una mayor frecuencia de visitas y una mayor recolección de polen de arándano durante todo el día, las abejas melíferas pudieron compensar las limitaciones que las flores de arándano les imponen, gracias a su superioridad numérica y a una mayor tendencia a alternar entre cultivares en sus sucesivas visitas, lo cual promovería la polinización cruzada. Por otro lado, teniendo en cuenta las habilidades cognitivas de A. mellifera para aprender olores florales, en esta Tesis se propuso desarrollar herramientas que permitan sesgar sus preferencias recolectoras en base a memorias olfativas. Para ello, se colectaron y analizaron los volátiles florales de los cultivos de arándano y kiwi, a partir de los cuales se desarrollaron distintas mezclas sintéticas candidatas. Las mezclas elegidas como los Formulados Específicos fueron aquéllas que las abejas no pudieron discriminar del olor floral natural de cada cultivo en condicionamientos olfativos bajo el paradigma de respuesta de extensión de probóscide (REP). En una segunda etapa a campo, se estimularon colmenas utilizadas para servicios de polinización con el Formulado Específico, evaluando distintas variables relacionadas con la actividad recolectora de las abejas, así como con el rendimiento de los cultivos. Si bien los incrementos no resultaron estadísticamente significativos para todas las variables evaluadas, se observaron tendencias positivas tanto en la actividad recolectora de la abeja como en el rinde de los cultivos. En suma, los resultados de esta Tesis permiten una mayor comprensión del comportamiento recolector de las abejas melíferas en tres cultivos altamente dependientes de polinización entomófila y de su interacción con otros polinizadores nativos silvestres o introducidos. Asimismo, aportan evidencia a favor del uso de la estimulación olfativa como herramienta para sesgar el comportamiento de las abejas hacia el cultivo de interés y así incrementar su eficiencia polinizadora en sistemas agrícolas.