Τι κάνει η καφεΐνη στα μυρμήγκια θα μπορούσε να αλλάξει την καταπολέμηση των παρασίτων
“Η ιδέα αυτού του έργου ήταν να βρούμε έναν γνωστικό τρόπο για να κάνουμε τα μυρμήγκια να καταναλώνουν περισσότερα από τα δηλητηριώδη δολώματα που τοποθετούμε στο πεδίο”, λέει ο πρώτος συγγραφέας και διδακτορικός ερευνητής Henrique Galante, υπολογιστικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Regensburg. “Διαπιστώσαμε ότι οι ενδιάμεσες δόσεις καφεΐνης στην πραγματικότητα ενισχύουν τη μάθηση — όταν τους δίνεις λίγη καφεΐνη, τους ωθείς να ακολουθούν ευθείες διαδρομές και να φτάνουν στην ανταμοιβή πιο γρήγορα.”
Τα αργεντίνικα μυρμήγκια είναι από τα πιο επιζήμια και δαπανηρά χωροκατακτητικά είδη παγκοσμίως. Οι προσπάθειες ελέγχου τους βασίζονται συνήθως σε δηλητηριώδη δολώματα, αλλά αυτές οι στρατηγικές συχνά αποτυγχάνουν. Οι αποικίες μπορεί να αγνοήσουν το δόλωμα ή να το εγκαταλείψουν πριν διαδοθεί ευρέως. Η ερευνητική ομάδα διερεύνησε κατά πόσον η καφεΐνη, η οποία είναι ήδη γνωστό ότι ενισχύει τη μάθηση στις μέλισσες, θα μπορούσε να βοηθήσει τα μυρμήγκια να θυμούνται καλύτερα τις θέσεις των δολωμάτων και να φέρνουν περισσότερους συντρόφους τους εκεί.
“Προσπαθούμε να τα κάνουμε καλύτερα στο να βρίσκουν αυτά τα δολώματα, γιατί όσο πιο γρήγορα πηγαίνουν και επιστρέφουν σε αυτά, τόσο περισσότερα μονοπάτια φερομόνης αφήνουν, τόσο περισσότερα μυρμήγκια θα έρθουν, και, επομένως, τόσο πιο γρήγορα θα διαδώσουν το δηλητήριο στην αποικία πριν συνειδητοποιήσουν ότι είναι δηλητήριο”, λέει ο Galante.
Δοκιμάζοντας τις Επιδράσεις της Καφεΐνης στο Εργαστήριο
Για να διερευνήσουν αυτή την ιδέα, οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα ελεγχόμενο πείραμα χρησιμοποιώντας διαφορετικά επίπεδα καφεΐνης. Τα μυρμήγκια διέσχισαν μια μικρή ξύλινη γέφυρα Lego πάνω σε μια δοκιμαστική επιφάνεια, η οποία αποτελούνταν από ένα φύλλο Α4 τοποθετημένο πάνω σε ακρυλικό. Εκεί, αντιμετώπισαν μια σταγόνα διαλύματος ζάχαρης που περιείχε 0, 25 ppm, 250 ppm ή 2.000 ppm καφεΐνης.
“Η χαμηλότερη δόση που χρησιμοποιήσαμε είναι αυτή που βρίσκεις στα φυσικά φυτά, η ενδιάμεση δόση είναι παρόμοια με αυτή που θα έβρισκες σε ορισμένα ενεργειακά ποτά, και η υψηλότερη ποσότητα έχει οριστεί να είναι η LD50 των μελισσών — όπου οι μισές μέλισσες που λαμβάνουν αυτή τη δόση πεθαίνουν — οπότε είναι πιθανό να είναι αρκετά τοξική για αυτές”, λέει ο Galante.
Η ομάδα παρακολούθησε την κίνηση κάθε μυρμηγκιού με ένα αυτοματοποιημένο σύστημα, μετρώντας τόσο το χρόνο ταξιδιού όσο και την ευθεία των διαδρομών τους. Συνολικά, 142 μυρμήγκια συμμετείχαν, και το καθένα ολοκλήρωσε τέσσερις δοκιμές. Μεταξύ των δοκιμών, τα μυρμήγκια μπορούσαν να αδειάσουν την τροφή που είχαν συλλέξει, και η δοκιμαστική επιφάνεια αντικαταστάθηκε για να αποτρέψει την παρακολούθηση των δικών τους μονοπατιών φερομόνης.
Ευθείας Διαδρομές, Ταχύτερη Μάθηση
Τα μυρμήγκια που έλαβαν μόνο ζάχαρη έδειξαν μικρή βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, υποδεικνύοντας ότι δεν μάθαιναν αποτελεσματικά την τοποθεσία της ανταμοιβής. Αντιθέτως, τα μυρμήγκια που τους χορηγήθηκαν χαμηλές ή μέτριες ποσότητες καφεΐνης έγιναν γρήγορα πιο αποτελεσματικά.
Για τα μυρμήγκια που εκτέθηκαν σε 25 ppm καφεΐνης, ο χρόνος αναζήτησης τροφής μειώθηκε κατά 28% με κάθε επίσκεψη. Στα 250 ppm, η βελτίωση έφτασε το 38%. Για παράδειγμα, ένα μυρμήγκι που αρχικά χρειαζόταν 300 δευτερόλεπτα για να φτάσει στην ανταμοιβή, θα μπορούσε να μειώσει αυτόν τον χρόνο στα 113 δευτερόλεπτα στη χαμηλότερη δόση και μόλις 54 δευτερόλεπτα στην ενδιάμεση δόση από την τελευταία δοκιμή. Το υψηλότερο επίπεδο καφεΐνης δεν παρήγαγε το ίδιο όφελος.
Εστίαση Πάνω από την Ταχύτητα
Η βελτίωση δεν οφειλόταν σε αυξημένη ταχύτητα. Αντιθέτως, τα μυρμήγκια που έλαβαν καφεΐνη ακολούθησαν πιο άμεσες διαδρομές, υποδηλώνοντας ισχυρότερη εστίαση και καλύτερη χωρική μνήμη. Ο ρυθμός τους παρέμεινε αμετάβλητος σε όλες τις δόσεις, αλλά οι διαδρομές τους έγιναν λιγότερο ελικοειδείς στα χαμηλότερα και ενδιάμεσα επίπεδα καφεΐνης.
“Αυτό που βλέπουμε είναι ότι δεν κινούνται πιο γρήγορα, απλώς εστιάζουν περισσότερο στο πού πηγαίνουν”, λέει ο Galante. “Αυτό υποδηλώνει ότι ξέρουν πού θέλουν να πάνε, επομένως, έχουν μάθει τις θέσεις της ανταμοιβής.”
Η καφεΐνη δεν επηρέασε πόσο αποτελεσματικά επέστρεφαν τα μυρμήγκια στη φωλιά τους (πόσο αποτελεσματικά ταξίδευαν πίσω στη φωλιά), αν και όλα τα μυρμήγκια βελτιώθηκαν ελαφρώς με την πάροδο του χρόνου ανεξάρτητα από την καφεΐνη.
Ένα Πιθανό Νέο Εργαλείο για την Καταπολέμηση των Παρασίτων
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η καφεΐνη θα μπορούσε να διαδραματίσει ρόλο στη βελτίωση των στρατηγικών καταπολέμησης των παρασίτων για τα αργεντίνικα μυρμήγκια. Βοηθώντας τα μυρμήγκια να μαθαίνουν τις θέσεις των δολωμάτων πιο γρήγορα και να στρατολογούν περισσότερους συντρόφους, η καφεΐνη θα μπορούσε να αυξήσει την αποτελεσματικότητα με την οποία το δηλητήριο διαδίδεται σε μια αποικία πριν το εντοπίσουν τα μυρμήγκια.
Οι ερευνητές προειδοποιούν ότι χρειάζεται περαιτέρω εργασία πριν από την εφαρμογή αυτής της προσέγγισης σε πραγματικές συνθήκες. Συνεχιζόμενες μελέτες δοκιμάζουν δολώματα ενισχυμένα με καφεΐνη σε εξωτερικά περιβάλλοντα στην Ισπανία και εξετάζουν πώς η καφεΐνη αλληλεπιδρά με το ίδιο το δηλητήριο.
Η έρευνα αυτή υποστηρίχθηκε από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας, την Deutsche Forschungsgemeinschaft και το Πανεπιστήμιο του Regensburg.
