Un dispositivo detecta y cuenta las abejas que albergan un parásito peligroso

Los ácaros Varroa, como el marrón detrás de la cabeza de esta abeja, pueden matar colonias de abejas. En la Feria Internacional de Ciencias e Ingeniería de Regeneron de 2023, tres adolescentes mostraron su sistema automatizado para detectar plagas en las abejas. Podría ayudar a los apicultores a saber cuándo aplicar pesticidas para matar ácaros.

Abeja-individuo/iStock/Getty Images Plus

Por McKenzie Prillaman

hace 13 horas

Dallas, Texas — Las abejas están muriendo en gran parte de su área de distribución. Se culpa a un parásito conocido como el ácaro Varroa de muchas de las colonias enfermas y moribundas. Un trío de adolescentes ha desarrollado un sistema automatizado que puede detectar y rastrear abejas infectadas con ácaros cuando entran y salen de sus colmenas. Esto podría ayudar a los apicultores a saber cuántas abejas se ven afectadas y cuándo es el momento de tratar la colmena con productos químicos para matar ácaros.

Albert Dehne, 19, Daniel Cermann, 19, y Richard Ueltzen, 18, exhibieron su nuevo sistema de imágenes el mes pasado en la Feria Internacional de Ciencia e Ingeniería de Regeneron (ISEF). Este concurso es un programa de Society for Science (que también publica esta revista).

Los adolescentes se graduaron de Albert-Schweitzer-Gymnasium, una escuela secundaria en Erfurt, Alemania. Desarrollaron el detector de ácaros para hacer frente a las infestaciones en sus propios patios traseros.

"Básicamente, crecí con las abejas y las tareas diarias de la apicultura", explica Daniel. Su padre, un apicultor, tiene que lidiar con los molestos ácaros. Como esos parásitos se alimentan de la grasa de las abejas, también pueden transmitir gérmenes. Durante décadas, estos ácaros se han relacionado con abejas moribundas en colmenas estadounidenses y europeas.

Los apicultores pueden matar los ácaros con productos químicos. Pero necesitan aplicar la cantidad justa. Use muy poco y el químico no eliminará los ácaros. Use demasiado y puede dañar a las abejas. Los métodos actuales para medir las infestaciones no son muy precisos, dice Richard, o no son muy oportunos.

Los ácaros son difíciles de detectar en las abejas bajo la luz visible. Para construir un sistema mejor, los adolescentes experimentaron para encontrar una longitud de onda de luz que hiciera que los ácaros se destacaran mejor. Cuando se ven con una luz de 870 nanómetros, una longitud de onda infrarroja, las plagas parecen mucho más ligeras que su abeja anfitriona. (Esa luz se ve violeta en las imágenes y videos de los adolescentes). Las abejas no pueden ver la luz infrarroja, así que no les molesta.

Para construir un detector de ácaros, los adolescentes conectaron su sistema de luz ultravioleta a una colmena. Extiende la entrada de la colmena unos 20 centímetros (8 pulgadas). Dos cámaras de video monitorean a las abejas que entran y salen mientras son iluminadas por luz infrarroja. Una pequeña computadora se encuentra en un estante sobre las cámaras y escanea el video. Cuando detecta una abeja que alberga un ácaro, marca al insecto como infectado. Un techo resistente a la intemperie sobre el sistema protege el equipo y mantiene la iluminación uniforme.

El equipo entrenó el sistema para detectar ácaros utilizando 6500 imágenes. Luego, los adolescentes lo probaron en las colmenas del patio trasero de Daniel. Encontró correctamente las plagas en aproximadamente 19 de cada 20 casos.

El nuevo sistema también puede calcular la proporción de abejas infectadas y no infectadas. Esto puede ayudar a los apicultores a determinar si deben usar productos químicos en los ácaros. Para una infestación pequeña, dice Daniel, un apicultor como su padre podría decidir no tratarla de inmediato. Retrasar el tratamiento ahorraría tiempo y dinero.

"Más importante aún", señala Daniel, esto "puede ahorrar mucho estrés a las abejas". El tratamiento de las abejas puede debilitarlas. Eso puede dañar a las abejas que ya están estresadas por los ácaros.

En el futuro, el trío también tiene como objetivo monitorear la parte inferior de las abejas en busca de ácaros. También quieren entrenar el sistema para detectar otros parásitos. Sin embargo, por ahora, los tres amigos, que ahora asisten a diferentes universidades, estaban emocionados de reunirse.

Albert, Daniel y Richard obtuvieron el tercer lugar en la división de robótica y máquinas inteligentes y compartieron un premio de $1,000. También recibieron una mención de honor de la Asociación para el Avance de la Inteligencia Artificial. Ese premio otorga a los adolescentes membresías a la sociedad.

Este equipo estuvo entre más de 1600 finalistas de secundaria de 64 países, regiones y territorios. Regeneron ISEF repartió casi $9 millones en premios este año. Este programa ha sido dirigido por la Sociedad para la Ciencia desde que comenzó el evento anual en 1950.

anual : Adjetivo para algo que sucede todos los años. (en botánica) Planta que vive sólo un año, por lo que suele tener una flor llamativa y produce muchas semillas.

inteligencia artificial : Un tipo de toma de decisiones basada en el conocimiento exhibido por máquinas o computadoras. El término también se refiere al campo de estudio en el que los científicos intentan crear máquinas o software de computadora capaces de un comportamiento inteligente.

ingeniería : El campo de investigación que utiliza las matemáticas y las ciencias para resolver problemas prácticos. Alguien que trabaja en este campo se conoce como ingeniero.

indicador : Un dispositivo para medir el tamaño o el volumen de algo. Por ejemplo, los mareógrafos rastrean la altura siempre cambiante de los niveles de agua costera a lo largo del día. O cualquier sistema o evento que pueda usarse para estimar el tamaño o la magnitud de otra cosa. (v. medir) El acto de medir o estimar el tamaño de algo.

escuela secundaria : Una designación para los grados nueve a doce en el sistema de educación pública obligatoria de los Estados Unidos. Los graduados de la escuela secundaria pueden postularse a las universidades para obtener una educación superior y avanzada.

anfitrión : (en biología y medicina) El organismo (o entorno) en el que reside alguna otra cosa. Los seres humanos pueden ser huéspedes temporales de gérmenes que envenenan los alimentos u otros agentes infecciosos.

infestación: Una comunidad parásita de plagas, como cuando las avispas hacen su hogar en el porche de una casa abandonada.

infrarrojo : Un tipo de radiación electromagnética invisible para el ojo humano. El nombre incorpora un término latino y significa "debajo del rojo". La luz infrarroja tiene longitudes de onda más largas que las visibles para los humanos. Otras longitudes de onda invisibles incluyen rayos X, ondas de radio y microondas. La luz infrarroja tiende a registrar la firma de calor de un objeto o entorno.

insecto : Tipo de artrópodo que de adulto tendrá seis patas segmentadas y tres partes del cuerpo: cabeza, tórax y abdomen. Hay cientos de miles de insectos, que incluyen abejas, escarabajos, moscas y polillas.

Pizca : Un invertebrado que pertenece al amplio grupo de animales conocidos como arácnidos, que también incluyen arañas y garrapatas. Ninguno de estos son insectos, aunque al igual que los insectos pertenecen al grupo paraguas más grande, llamado artrópodos (llamados así por las patas segmentadas de sus miembros).

monitor: Para probar, probar o ver algo, especialmente de forma regular o continua.

parásito : Un organismo que obtiene beneficios (como alimento) de otra especie, llamada huésped, mientras que por lo general causa algún grado de daño o incomodidad al huésped. Los ejemplos clásicos de parásitos incluyen garrapatas, pulgas y tenias.

relación : La relación entre dos números o cantidades. Cuando se escriben, los números generalmente están separados por dos puntos, como 50:50. Eso significaría que por cada 50 unidades de una cosa (a la izquierda) también habría 50 unidades de otra cosa (representada por el número de la derecha).

Feria Internacional de Ciencias e Ingeniería Regeneron : (Regeneron ISEF) Lanzada inicialmente en 1950, esta competencia es una de las tres creadas (y aún dirigidas) por la Society for Science. Cada año, aproximadamente 1600 estudiantes de secundaria de más de 60 países, regiones y territorios tienen la oportunidad de mostrar su investigación independiente en Regeneron ISEF y competir por un promedio de casi $9 millones en premios.

sociedad para la ciencia : Una organización sin fines de lucro creada en 1921 y con sede en Washington, DC Desde su fundación, la Sociedad ha estado promoviendo no solo la participación pública en la investigación científica, sino también la comprensión pública de la ciencia. Creó y sigue organizando tres concursos científicos de renombre: Regeneron Science Talent Search (iniciada en 1942), Regeneron International Science and Engineering Fair (lanzada inicialmente en 1950) y MASTERS (de 2010 a 2022) y Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Desafío (lanzado en 2023). La Sociedad también publica periodismo premiado: en Science News (lanzado en 1922) y Science News Explores (creado en 2003).

estrés : (en biología) Un factor, como temperaturas, movimientos, humedad o contaminación inusuales, que afecta la salud de una especie o ecosistema. (en psicología) Una reacción mental, física, emocional o conductual a un evento o circunstancia (factor estresante) que perturba el estado de ánimo habitual de una persona o un animal o impone mayores demandas a una persona o animal; El estrés psicológico puede ser positivo o negativo. (en física) Presión o tensión ejercida sobre un objeto material.

sistema : Una red de partes que juntas trabajan para lograr alguna función. Por ejemplo, la sangre, los vasos y el corazón son los componentes principales del sistema circulatorio del cuerpo humano. Del mismo modo, los trenes, las plataformas, las vías, las señales viales y los pasos elevados se encuentran entre los componentes potenciales del sistema ferroviario de una nación. El sistema puede incluso aplicarse a los procesos o ideas que forman parte de algún método o conjunto ordenado de procedimientos para realizar una tarea.

transmitir: (n. transmisión) Enviar o pasar.

virus : Diminutas partículas infecciosas que consisten en material genético (ARN o ADN) rodeadas de proteína. Los virus solo pueden reproducirse inyectando su material genético en las células de los seres vivos. Aunque los científicos con frecuencia se refieren a los virus como vivos o muertos, de hecho, muchos científicos argumentan que ningún virus está realmente vivo. No come como lo hacen los animales, ni fabrica su propia comida como lo hacen las plantas. Debe secuestrar la maquinaria celular de una célula viva para poder sobrevivir.

longitud de onda : La distancia entre un pico y el siguiente en una serie de ondas, o la distancia entre un valle y el siguiente. También es una de las "varas de medir" que se utilizan para medir la radiación. La luz visible, que, como toda radiación electromagnética, viaja en ondas, incluye longitudes de onda entre aproximadamente 380 nanómetros (violeta) y aproximadamente 740 nanómetros (rojo). La radiación con longitudes de onda más cortas que la luz visible incluye rayos gamma, rayos X y luz ultravioleta. La radiación de longitud de onda más larga incluye luz infrarroja, microondas y ondas de radio.

McKenzie Prillaman es la pasante de redacción científica de la primavera de 2023 en Science News. Tiene una licenciatura en neurociencia con especialización en bioética de la Universidad de Virginia y una maestría en comunicación científica de la Universidad de California, Santa Cruz.

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