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El zángano es una abeja macho. A diferencia de la abeja obrera hembra , el zángano no tiene aguijón . No recolecta néctar ni polen y no puede alimentarse sin la ayuda de las abejas obreras. Su única función es aparearse con una reina virgen en el vuelo nupcial .
Los zánganos portan solo un tipo de alelo en cada posición cromosómica, porque son haploides (contienen solo un juego de cromosomas de la madre). Durante el desarrollo de los óvulos dentro de una reina , una célula diploide con 32 cromosomas se divide para generar células haploides llamadas gametos con 16 cromosomas. El resultado es un óvulo haploide, con cromosomas que tienen una nueva combinación de alelos en los diversos loci . Este proceso se llama partenogénesis arrenotócica o simplemente arrenotoquia .
Como técnicamente la abeja macho solo tiene una madre y no un padre, su árbol genealógico es inusual. La primera generación tiene un miembro (el macho). Una generación atrás también tiene un miembro (la madre). Dos generaciones atrás hay dos miembros (la madre y el padre de la madre). Tres generaciones atrás hay tres miembros. Cuatro generaciones atrás hay cinco miembros. Esta secuencia –1, 1, 2, 3, 5, 8, etc.– es la secuencia de Fibonacci . [1]
Existe mucho debate y controversia en la literatura científica sobre la dinámica y el aparente beneficio de las formas combinadas de reproducción en las abejas melíferas y otros insectos sociales, conocidas como el sistema de determinación sexual haplodiploide . Los zánganos tienen dos funciones reproductivas: cada zángano crece a partir del óvulo haploide no fertilizado de la reina y produce unos 10 millones de espermatozoides masculinos , cada uno genéticamente idéntico al óvulo. Los zánganos también sirven como vehículo para aparearse con una nueva reina para fertilizar sus óvulos. Las abejas obreras hembras se desarrollan a partir de óvulos fertilizados y son de origen diploide , lo que significa que el esperma de un padre proporciona un segundo juego de 16 cromosomas para un total de 32: un juego de cada progenitor. Dado que todos los espermatozoides producidos por un zángano en particular son genéticamente idénticos, las hermanas completas están más estrechamente relacionadas que las hermanas completas de otros animales donde el esperma no es genéticamente idéntico.
Una abeja obrera ponedora produce exclusivamente huevos totalmente no fecundados, que se convierten en zánganos. Como excepción a esta regla, las abejas obreras ponedoras de algunas subespecies de abejas melíferas también pueden producir crías fértiles diploides (y, por tanto, hembras) en un proceso llamado telitoquia , en el que el segundo juego de cromosomas no proviene de los espermatozoides, sino de uno de los tres cuerpos polares durante la anafase II de la meiosis .
En las abejas melíferas, la genética de las crías se puede controlar mejor inseminando artificialmente (lo que en apicultura se denomina "inseminación instrumental") a una reina con zánganos recolectados de una sola colmena, donde se conoce la madre de los zánganos. En el proceso de apareamiento natural, una reina se aparea con varios zánganos, [2] que pueden no provenir de la misma colmena. Por lo tanto, los lotes de crías hembras tienen padres de un origen genético completamente diferente.
Un zángano se caracteriza por tener ojos que son el doble del tamaño de los de las abejas obreras y reinas, y un tamaño corporal mayor que el de las abejas obreras, aunque generalmente más pequeño que el de la abeja reina . Su abdomen es más robusto que el de las obreras o la reina. Aunque de cuerpo pesado, el zángano debe poder volar lo suficientemente rápido como para acompañar a la reina en el vuelo. El tiempo promedio de vuelo de un zángano es de unos 20 minutos.
Una colonia de Apis cerana tiene alrededor de 200 zánganos durante el pico de verano. Los zánganos dependen de las abejas obreras para alimentarse.
Los zánganos mueren o son expulsados de la colmena por las abejas obreras a finales de otoño, muriendo por la exposición y la incapacidad de protegerse o alimentarse, y no reaparecen en la colmena hasta finales de primavera. Las abejas obreras los expulsan porque los zánganos agotarían los recursos de la colmena demasiado rápido si se les permitiera quedarse. [3]
La función principal de los zánganos es estar listos para fecundar a una reina receptiva. Los zánganos de una colmena no suelen aparearse con una reina virgen de la misma colmena porque la reina vuela más lejos que los zánganos hacia una zona de congregación de zánganos. El apareamiento generalmente tiene lugar en o cerca de las zonas de congregación de zánganos. No se entiende cómo se seleccionan estas zonas, pero existen. Cuando un zángano se aparea con una reina de la misma colmena, la reina resultante tendrá un patrón de cría irregular (numerosas celdas vacías en un marco de cría) debido a la eliminación de larvas de zángano diploide por parte de las abejas nodrizas (es decir, un huevo fertilizado con dos genes sexuales idénticos se convertirá en un zángano en lugar de una obrera). Las abejas obreras eliminan la cría endogámica y la consumen para reciclar la proteína.
El apareamiento se produce durante el vuelo, lo que explica que los zánganos necesiten una mejor visión, que les proporcionan sus grandes ojos. Si un zángano consigue aparearse, lo primero que ocurre es que toda la sangre de su cuerpo se dirige hacia su endofalo , lo que le hace perder el control de todo su cuerpo. Su cuerpo se cae, dejando una parte de su endofalo adherida a la reina, que ayuda a guiar al siguiente zángano de la reina.
Los criadores de reinas de abejas melíferas pueden criar zánganos para utilizarlos en la inseminación instrumental [4] o en el apareamiento abierto. Un corral de apareamiento de reinas debe tener muchos zánganos para tener éxito.
En las zonas con inviernos severos, todos los zánganos son expulsados de la colmena en otoño. Una colonia comienza a criar zánganos en primavera y la población de zánganos alcanza su pico coincidiendo con la temporada de enjambre a finales de primavera y principios de verano. La esperanza de vida de un zángano es de unos 90 días.
Aunque el zángano está altamente especializado para realizar una función, aparearse y continuar la propagación de la colmena, puede tener otros propósitos. Todas las abejas, cuando detectan que la temperatura de la colmena se desvía de los límites adecuados, generan calor temblando o lo liberan moviendo el aire con sus alas, comportamientos que los zánganos comparten con las abejas obreras.
Los zánganos no presentan los comportamientos típicos de las abejas obreras, como recolectar néctar y polen, cuidar a sus crías o construir colmenas. Si bien no pueden picar, si se los coge, pueden mover la cola en un intento de asustar al intruso. [5] En algunas especies, los zánganos zumban alrededor de los intrusos en un intento de desorientarlos si se perturba el nido.
Los zánganos vuelan en abundancia a primera hora de la tarde y se sabe que se congregan en áreas de congregación de zánganos a buena distancia de la colmena.
El endofalo del zángano está optimizado para dispersar una gran cantidad de líquido seminal y espermatozoides con gran velocidad y fuerza. El endofalo se mantiene dentro del zángano. Durante el apareamiento, el órgano se evierte (se da vuelta de adentro hacia afuera) hacia la reina. La eversión del endofalo se logra contrayendo los músculos abdominales, lo que aumenta la presión de la hemolinfa, "inflando" efectivamente el endofalo. Los ganchos de los cuernos en la base del endofalo ayudan a sujetar a la reina.
El apareamiento entre un solo zángano y la reina dura menos de 5 segundos y suele completarse en 1 o 2 segundos. El apareamiento ocurre en pleno vuelo, a 10 o 40 m (33 o 131 pies) sobre el suelo. Dado que la reina se aparea con 5 o 19 zánganos y estos mueren después del apareamiento, cada zángano debe aprovechar al máximo su único disparo. El zángano hace el primer contacto desde arriba de la reina, con el tórax por encima de su abdomen, a horcajadas sobre ella. Luego la agarra con sus seis patas y evierte el endofalo en su cámara de aguijón abierta. Si la cámara de aguijón de la reina no está completamente abierta, el apareamiento no tiene éxito, por lo que algunos machos que montan a la reina no transfieren semen. Una vez que el endofalo se ha evertido, el zángano queda paralizado y se da la vuelta hacia atrás mientras eyacula. El proceso de eyaculación es explosivo: el semen sale disparado a través de la cámara del aguijón de la reina hasta el oviducto. El proceso a veces es audible para el oído humano, similar a un sonido de "estallido". La eyaculación es tan potente que rompe el endofalo, desconectando al zángano de la reina. El bulbo del endofalo se rompe dentro de la reina durante el apareamiento, por lo que los zánganos se aparean solo una vez y mueren poco después. El endofalo restante que permanece en la vagina de la reina se conoce como la "señal de apareamiento". El tapón no impedirá que el próximo zángano se aparee con la misma reina, pero puede impedir que el semen fluya fuera de la vagina. [6]
El apareamiento entre los zánganos y una reina virgen se lleva a cabo fuera de la colonia, en sitios de apareamiento en el aire. Estos sitios de apareamiento, llamados "áreas de congregación", son lugares específicos, donde los zánganos esperan la llegada de las reinas vírgenes. Un área de congregación suele estar a 10-40 m (33-131 pies) sobre el suelo, y puede tener un diámetro de 30-200 m (98-656 pies). Los límites de un área de congregación son claros; las reinas que vuelan unos pocos metros fuera de los límites son generalmente ignoradas por los zánganos. Las áreas de congregación se utilizan típicamente año tras año, con algunos lugares que muestran pocos cambios a lo largo de 12 años. Dado que los zánganos son expulsados de una colonia durante el invierno, y se crían nuevos zánganos cada primavera, los zánganos inexpertos deben encontrar estas áreas de congregación de nuevo. Esto sugiere que algunas señales ambientales definen un área de congregación, aunque las señales reales son desconocidas.
Las áreas de congregación suelen estar situadas sobre terreno abierto, lejos de árboles o colinas, donde el vuelo está algo protegido del viento (los vientos en calma pueden ser útiles durante el vuelo de apareamiento). Al mismo tiempo, muchas áreas de congregación no muestran tales características, como las que se encuentran sobre el agua o el dosel del bosque. Algunos estudios han sugerido que la orientación magnética podría desempeñar un papel, ya que los zánganos mayores de 6 días contienen células en el abdomen que son ricas en magnetita .
Las áreas de congregación se pueden localizar colocando una reina virgen (en una jaula) en un globo que flota sobre el suelo. Luego, la persona se mueve alrededor, tomando nota de dónde los zánganos se sienten atraídos por la reina enjaulada. Las áreas de congregación no se encuentran a menos de 90 m (300 pies) de un colmenar , y las áreas de congregación ubicadas más lejos de los colmenares reciben más zánganos. En un área de congregación, los zánganos se acumulan de hasta 200 colonias, con estimaciones de hasta 25.000 zánganos individuales. Esta amplia mezcla de zánganos es la forma en que una reina virgen puede asegurarse de recibir la diversidad genética necesaria para su colonia. Al volar a áreas de congregación más alejadas de su colonia, aumenta aún más la probabilidad de reproducción exogamia.
Un solo zángano visita varias áreas de congregación durante su vida, a menudo realizando varios viajes por tarde. El vuelo de apareamiento de un zángano dura en promedio entre 20 y 25 minutos, antes de que deba regresar a la colonia para reabastecerse de miel. Mientras están en el sitio, los zánganos vuelan pasivamente, esperando la llegada de una reina virgen. Cuando la reina virgen llega al área de congregación, los zánganos la localizan mediante señales visuales y olfativas. En este punto, es una carrera para aparearse con la reina virgen, para estar representado genéticamente en la colonia recién fundada. Los zánganos en enjambre, mientras siguen activamente a la reina, se asemejan a un "cometa zángano", disolviéndose y reformándose mientras los zánganos persiguen a la reina virgen. Los zánganos superan en gran medida la cantidad de reinas vírgenes producidas por temporada, por lo que incluso con múltiples apareamientos por parte de la reina, muy pocos zánganos se aparean con éxito (se estima que menos de uno en 1000). Si es necesario, una reina virgen puede embarcarse en múltiples "vuelos nupciales", para asegurarse de recibir suficiente semen de suficientes zánganos.
Varroa destructor , un ácaro parásito, se propaga dentro de la celda de cría de las abejas. El ácaro Varroa prefiere la cría de zánganos, ya que garantiza un período de desarrollo más largo, lo que es importante para su propio éxito de propagación. La cantidad de ácaros Varroa se puede mantener bajo control retirando la cría de zánganos operculada y congelando el panal de cría o calentándolo.