Mrówki uczą się szybciej po kofeinie

Mrówki, którym podano roztwór sacharozy z dodatkiem kofeiny, szybciej zlokalizowały miejsca, gdzie znajduje się nagroda, w porównaniu do mrówek, które otrzymały roztwór bez dodatku kofeiny. Jednak nie chodzi o to, że mrówki poruszały się szybciej, owady znajdowały skróty i bardziej bezpośrednie ścieżki prowadzące do nagrody, co sugeruje, że kofeina poprawia ich zdolność uczenia się.

Kofeina zawarta w chociażby w kawie zwiększa czujność i dodaje energii ludziom. Pomaga większości z nas pozbyć ostatnich śladów snu i rozpocząć dzień. To jeden z bardziej popularnych środków pobudzających. Kofeina działa także na zwierzęta. One też doświadczają zmian w zachowaniu i fizjologii pod wpływem tego związku.

Badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Regensburgu wykazały, że kofeina może znacząco zwiększyć efektywność żerowania mrówek. W eksperymentach mrówki argentyńskie (Linepithema humile), którym podano odpowiednik małej czarnej, wynajdywały krótsze ścieżki prowadzące do źródeł pożywienia. Według naukowców, wyniki doświadczeń sugerują, że kofeina wspomaga proces uczenia się. Rezultaty oraz opis badań ukazał się na łamach pisma "iScience"

Mrówki argentyńskie to inwazyjny gatunek. Są przy tym bardzo agresywne – likwidują na skolonizowanym terenie inne gatunki mrówek, w tym te, które są ważne dla całego ekosystemu i roznoszą nasiona roślin. Mogą zagrażać też rodzimym bezkręgowcom, a nawet małym kręgowcom, które nie są przyzwyczajone do obrony przed agresywnymi mrówkami. Mrówki te wywodzą się z Ameryki Północnej, ale obecnie można je spotkać na całym świecie. Ich agresywne zachowania oraz straty przez nie powodowane doprowadziły do tego, że mrówki argentyńskie zostały wpisane na listę najbardziej inwazyjnych gatunków na świecie.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Wysiłki mające na celu walkę z mrówkami argentyńskimi nie do końca się sprawdzają. Koncentrują się na wystawianiu przynęt z trutką, ale nie przynosi to zamierzonych skutków. Naukowcy chcieli sprawdzić, czy zastosowanie kofeiny, która, jak wykazano we wcześniejszych badaniach, poprawia zdolność uczenia się pszczół i trzmieli, może poprawić zdolność mrówek do zlokalizowania przynęty i poprowadzenia tam współtowarzyszy.

- Idea tego projektu polegała na znalezieniu sposobu, aby nakłonić mrówki do spożywania większej ilości trujących przynęt, które umieszczamy w terenie – mówi Henrique Galante z Uniwersytetu w Regensburgu. - Odkryliśmy, że pośrednie dawki kofeiny faktycznie wspomagają ich proces uczenia się. Jeśli dasz im odrobinę kofeiny, popycha je to do prostszej ścieżki i szybszego osiągnięcia nagrody. Im szybciej dotrą do przynęty i więcej śladów feromonów pozostawią, tym więcej mrówek przybędzie za nimi, a co za tym idzie, tym szybciej rozprzestrzenią truciznę na całą kolonię – dodaje.

Aby przetestować swoją hipotezę, naukowcy przeprowadzili eksperymenty z udziałem mrówek, mostu zwodzonego Lego, roztworu sacharozy i różnych stężeń kofeiny. Przygotowali dla mrówek trasę, którą kończył most zwodzony, prowadzący do platformy testowej – kartki papieru, na której badacze umieścili krople roztworu sacharozy bez kofeiny oraz z dodatkiem 25 ppm, 250 ppm lub 2000 ppm kofeiny.

- Najniższa zastosowana dawka to ta, którą można znaleźć w roślinach, dawka pośrednia jest odpowiednikiem stężenia, które można znaleźć w niektórych napojach energetycznych – wyjaśnia Galante i dodaje, że podobne stężenie kofeiny, co w najwyższej dawce, było wykorzystywane w badaniach z udziałem pszczół, ale połowa z nich padła.

Do śledzenia mrówek naukowcy wykorzystali zautomatyzowany system, który monitorował prędkość mrówek podróżujących do nagrody i z powrotem oraz wybierane przez nie ścieżki. W sumie badacze przetestowali 142 mrówki. Każda z nich pokonywała trasę testową czterokrotnie. Uczeni w trakcie eksperymentów zmieniali nieco trasę, aby mrówki nie mogły podążać własnym szlakiem feromonowym do miejsca z roztworem kofeiny i sacharozy. Mierzono także czas żerowania.

- Przeprowadziliśmy szereg pomiarów wybranych przez nie tras i szybkości znajdowania źródła pożywienia, aby ocenić, czy kofeina rzeczywiście poprawia ich zdolność uczenia się – mówi Galante. Doświadczenia pokazały, że mrówki, które nie otrzymały kofeiny, podążały do źródła pożywienia tą samą drogą, co sugeruje, że nie udało im się zapisać jego lokalizacji w pamięci. Ale mrówki, którym podano niskie lub średnie dawki kofeiny (25 i 250 ppm), znacznie skuteczniej lokalizowały źródło.

Czas żerowania skrócił się o 28 proc. na wizytę w przypadku mrówek, które otrzymały 25 ppm kofeiny i o 38 proc. na wizytę w przypadku mrówek, które otrzymały 250 ppm kofeiny, co oznacza, że jeśli mrówka potrzebowała 300 sekund na dotarcie do nagrody podczas pierwszej wizyty, to podczas ostatniej potrzebowała jedynie 113 sekund przy niskiej dawce kofeiny i 54 sekundy przy średniej dawce. Efektu tego nie zaobserwowano przy najwyższej dawce kofeiny.

Naukowcy wykazali, że kofeina skraca czas żerowania mrówek, zwiększając ich wydajność, a nie szybkość poruszania się. Żadna dawka kofeiny nie miała wpływu na tempo mrówek, ale mrówki, które otrzymały niskie lub średnie dawki kofeiny, podróżowały mniej krętymi ścieżkami. - Zaobserwowaliśmy, że nie poruszały się szybciej, po prostu bardziej skupiały się na tym, dokąd zmierzają . Sugeruje to, że wiedzą, dokąd chcą się udać – mówi Galante.

Naukowcy są optymistami. Uważają, że kofeina dodana do przynęt może pomóc w kontrolowaniu populacji mrówek argentyńskich, ale najpierw potrzebne są dalsze badania. Obecnie badacze testują przynęty zawierające kofeinę w naturalnych warunkach terenowych w Hiszpanii. Planują też badania, które sprawdziłyby, czy istnieje jakakolwiek interakcja między kofeiną a trucizną z przynętach.

Źródło: Cell Press, New Scientist