Forsøgende myrer navigerer mere effektivt, når de får energidriklignende doser koffein

Myrer, der modtager en koffein-snøret sukkerholdig belønning, bliver mere effektive til at navigere tilbage til belønningens placering sammenlignet med myrer, der kun modtager sukker. Forskere rapporterer den 23. maj i tidsskriftet iScience at koffeinholdige myrer bevæger sig mod belønningen via en mere direkte vej, men ikke øger deres hastighed, hvilket tyder på, at koffein forbedrede deres evne til at lære.

Undersøgelsen blev udført på argentinske myrer (Linepithema humile), en globalt invasiv art, og forskerne siger, at inkorporering af koffein i myrelokkemad kunne hjælpe bestræbelserne på at kontrollere myrerne ved at forbedre lokkemadsoptagelsen.

"Idéen med dette projekt var at finde en kognitiv måde at få myrerne til at forbruge mere af de giftige lokkemad, vi putter i marken," siger den første forfatter og doktorgradsforsker Henrique Galante, en beregningsbiolog ved University of Regensburg.

"Vi fandt ud af, at mellemdoser af koffein faktisk øger indlæringen - når du giver dem en smule koffein, skubber det dem til at have mere lige veje og være i stand til at nå belønningen hurtigere."

Argentinske myrer er en af ​​de mest økologisk skadelige og dyre invasive arter på verdensplan. Kontrolindsatsen, som fokuserer på at bruge giftige lokkemad, har vist sig at være ineffektive, sandsynligvis på grund af lav agnoptagelse og opgivelse af agn. Forskerne ønskede at teste, om brug af koffein, som har vist sig at forbedre indlæringen hos honningbier og humlebier, kunne forbedre myrernes evne til at lære lokkemadens placering og guide deres redekammerater dertil.

"Vi forsøger at gøre dem bedre til at finde disse lokkemad, for jo hurtigere de går og kommer tilbage til dem, jo ​​flere feromonspor lægger de, jo flere myrer vil der komme, og derfor vil de hurtigere sprede giften ind i kolonien, før de opdager, at det er gift," siger Galante.

I laboratoriet testede forskerne, om forskellige koncentrationer af koffein ville påvirke myrernes evne til at lokalisere og flytte en sukkerholdig belønning. Myrerne gik ned ad en Lego-vindebro på en testplatform – et A4-ark papir, der lå over en akryloverflade – hvorpå forskerne havde anbragt en dråbe saccharoseopløsning med 0, 25 ppm, 250 ppm eller 2.000 ppm koffein.

"Den laveste dosis, vi brugte, er, hvad du finder i naturlige planter, den mellemliggende dosis svarer til, hvad du ville finde i nogle energidrikke, og den højeste mængde er sat til at være LD50 for bier - hvor halvdelen af ​​de bier, der fodres med denne dosis, dør – så det er sandsynligvis ret giftigt for dem," siger Galante.

Forskerne brugte et automatiseret sporingssystem til at overvåge, hvor hurtigt myrerne rejste til og fra belønningen og deres rutes direktehed. Samlet set testede de 142 myrer, og hver myre blev testet fire gange. Myrerne fik mulighed for at losse den mad, de havde indsamlet i mellem forsøgene, og forskere fjernede og udskiftede også stykket papir, så myrerne ikke kunne følge deres eget feromonspor tilbage til belønningsstedet.

Uden koffein lærte myrerne ikke at navigere til belønningsstedet hurtigere på efterfølgende fourageringsture, hvilket tyder på, at de ikke med succes havde forpligtet dens placering til hukommelsen. Imidlertid blev myrer, hvis sukkerholdige belønning indeholdt lave eller mellemliggende doser koffein, mere effektive til at flytte belønningen.

Foderagetiden faldt med 28 % pr. besøg for myrer, der fik 25 ppm koffein og med 38 % pr. besøg for myrer, der fik 250 ppm koffein, hvilket betyder, at hvis en myre tog 300 s i sit første besøg, ved det sidste forsøg, forventes at tage 113 s ved den lave koffeindosis og 54 s ved den mellemliggende dosis. Denne effekt blev ikke set ved den højeste koffeindosis.

Forskerne viste, at koffein sænkede myrernes fødesøgningstid ved at gøre dem mere effektive, ikke ved at gøre dem hurtigere. Der var ingen effekt af koffein på myrernes tempo ved nogen dosering, men myrer, der modtog lave til mellemliggende doser af koffeinture, rejste ad mindre snoede veje.

"Det, vi ser, er, at de ikke bevæger sig hurtigere, de er bare mere fokuserede på, hvor de skal hen," siger Galante. "Dette tyder på, at de ved, hvor de vil hen, derfor har de lært placeringen af ​​belønningen."

Koffein havde ingen indflydelse på myrernes målsøgningsevne (hvor effektivt de rejste tilbage til reden), selvom deres veje hjem blev mindre snoede for hver tur, uanset koffein.

Forskerne er optimistiske om, at koffein kan hjælpe bestræbelserne på at kontrollere argentinske myrer, men yderligere forskning er nødvendig først. De tester i øjeblikket koffein-snøret lokkemad i et mere naturalistisk feltmiljø i Spanien og planlægger også at undersøge, om der er nogen interaktion mellem koffein og lokkemadsgiften.

Flere oplysninger: Akut eksponering for koffein forbedrer fouragering hos en invasiv myre, iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109935. www.cell.com/iscience/fulltext … 2589-0042(24)01157-X

Journaloplysninger: iScience

Leveret af celletryk