Mieren die een zoete beloning met cafeïne ontvangen, worden efficiënter in het terug navigeren naar de locatie van de beloning vergeleken met mieren die alleen suiker ontvangen. Onderzoekers rapporteren dit op 23 mei in het tijdschrift iScience dat cafeïnehoudende mieren via een directer pad naar de beloning toe bewegen, maar hun snelheid niet verhogen, wat erop wijst dat cafeïne hun leervermogen heeft verbeterd.

Het onderzoek werd uitgevoerd op Argentijnse mieren (Linepithema humile), een wereldwijd invasieve soort, en de onderzoekers zeggen dat het opnemen van cafeïne in mierenaas de inspanningen zou kunnen ondersteunen om de mieren onder controle te houden door de opname van aas te verbeteren.

"Het idee van dit project was om een ​​cognitieve manier te vinden om de mieren meer van het giftige aas te laten consumeren dat we in het veld gebruiken", zegt de eerste auteur en doctoraal onderzoeker Henrique Galante, een computationeel bioloog aan de Universiteit van Regensburg. /P>

"We hebben ontdekt dat tussendosissen cafeïne het leerproces daadwerkelijk stimuleren. Als je ze een beetje cafeïne geeft, worden ze ertoe aangezet rechtere paden te bewandelen en de beloning sneller te bereiken."

Argentijnse mieren zijn een van de meest ecologisch schadelijke en kostbare invasieve soorten ter wereld. Controle-inspanningen, die zich richten op het gebruik van giftig aas, zijn ineffectief gebleken, waarschijnlijk als gevolg van de lage opname van aas en het achterlaten van aas. De onderzoekers wilden testen of het gebruik van cafeïne, waarvan is aangetoond dat het het leren bij honingbijen en hommels verbetert, het vermogen van de mieren zou kunnen verbeteren om de locatie van het aas te leren kennen en hun nestgenoten daarheen te begeleiden.

"We proberen ze beter te maken in het vinden van dit aas, want hoe sneller ze gaan en terugkomen, hoe meer feromoonsporen ze leggen, hoe meer mieren er zullen komen, en dus hoe sneller ze het gif in de lucht zullen verspreiden." de kolonie voordat ze beseffen dat het vergif is", zegt Galante.

In het laboratorium testten de onderzoekers of verschillende concentraties cafeïne van invloed zouden zijn op het vermogen van de mieren om een ​​suikerachtige beloning te lokaliseren en te verplaatsen. De mieren liepen via een Lego-ophaalbrug naar een testplatform – een A4-vel papier dat over een acryloppervlak lag – waarop de onderzoekers een druppel sucrose-oplossing hadden aangebracht, doorspekt met 0, 25 ppm, 250 ppm of 2.000 ppm cafeïne.

"De laagste dosis die we hebben gebruikt, is wat je in natuurlijke planten aantreft, de tussenliggende dosis is vergelijkbaar met wat je in sommige energiedrankjes aantreft, en de hoogste dosis is de LD50 van bijen – waarbij de helft van de bijen die deze dosis krijgen, sterft. – dus het is waarschijnlijk behoorlijk giftig voor hen”, zegt Galante.

De onderzoekers gebruikten een geautomatiseerd volgsysteem om te monitoren hoe snel de mieren van en naar de beloning reisden en hoe direct hun route was. In totaal testten ze 142 mieren, en elke mier werd vier keer getest. De mieren kregen de kans om het voedsel dat ze hadden verzameld tussen de proeven door uit te laden, en onderzoekers verwijderden ook het stukje papier en plaatsten het terug, zodat de mieren hun eigen feromoonspoor niet terug naar de beloningslocatie zouden kunnen volgen.

Zonder cafeïne leerden de mieren niet sneller naar de beloningslocatie te navigeren tijdens daaropvolgende foerageertochten, wat erop wijst dat ze de locatie niet met succes in het geheugen hadden vastgelegd. Mieren waarvan de zoete beloning lage of middelmatige doses cafeïne bevatte, werden echter efficiënter in het verplaatsen van de beloning.

De foerageertijd daalde met 28% per bezoek voor mieren die 25 ppm cafeïne kregen en met 38% per bezoek voor mieren die 250 ppm cafeïne kregen, wat betekent dat als een mier bij het eerste bezoek 300 seconden nodig had, bij de laatste proef, hij zou naar verwachting 113 seconden duren bij de lage cafeïnedosis en 54 seconden bij de tussendosis. Dit effect werd niet waargenomen bij de hoogste dosis cafeïne.

De onderzoekers toonden aan dat cafeïne de foerageertijd van de mieren verkortte door ze efficiënter te maken, niet door ze sneller te maken. Er was bij geen enkele dosering een effect van cafeïne op het tempo van de mieren, maar mieren die een lage tot gemiddelde dosis cafeïne kregen, reisden over minder kronkelige paden.

"Wat we zien is dat ze niet sneller gaan, ze zijn alleen meer gefocust op waar ze heen gaan", zegt Galante. "Dit suggereert dat ze weten waar ze heen willen en daarom hebben ze de locaties van de beloning geleerd."

Cafeïne had geen invloed op het vermogen van de mieren om terug te reizen (hoe efficiënt ze terugreisden naar het nest), hoewel hun pad naar huis bij elke reis minder kronkelig werd, ongeacht de cafeïne.

De onderzoekers zijn optimistisch dat cafeïne de inspanningen om Argentijnse mieren onder controle te houden kan helpen, maar er is eerst verder onderzoek nodig. Ze testen momenteel aas met cafeïne in een meer naturalistische veldomgeving in Spanje en zijn ook van plan te onderzoeken of er enige interactie is tussen cafeïne en het aasgif.

Meer informatie: Acute blootstelling aan cafeïne verbetert het foerageren van een invasieve mier, iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109935. www.cell.com/iscience/fulltext … 2589-0042(24)01157-X

Journaalinformatie: iWetenschap

Aangeboden door Cell Press