与只接受糖的蚂蚁相比,接受含咖啡因的含糖奖励的蚂蚁在导航回奖励位置时变得更高效。5月23日,研究人员在《iScience》杂志上发表报告称,含咖啡因的蚂蚁通过更直接的途径获得奖励,但不会提高它们的速度,这表明咖啡因提高了它们的学习能力
这项研究是在阿根廷蚂蚁(Linepithema humile)身上进行的,这是一种全球入侵物种。研究人员表示,在蚂蚁诱饵中加入咖啡因可以通过提高诱饵的吸收来帮助控制蚂蚁
雷根斯堡大学的计算生物学家、第一作者兼博士研究员Henrique Galante说:“这个项目的想法是找到一些认知方法,让蚂蚁吃掉更多我们投放在田里的有毒诱饵。”。集中使用有毒诱饵的控制工作已被证明是无效的,这可能是由于诱饵摄入和弃饵率低。研究人员想测试使用咖啡因是否会提高蚂蚁学习诱饵位置和引导其巢友返回的能力,咖啡因已被证明可以提高蜜蜂和大黄蜂的学习能力
加兰特说:“我们正试图让它们更好地找到这些诱饵,因为它们走得越快,回到它们身边的信息素踪迹就越多,蚂蚁就会来的越多,因此,它们在意识到这是毒药之前,就越快地在群落中传播毒药。” 这段视频展示了蚂蚁是如何被追踪的。来源:Henrique Galante在实验室中,研究人员测试了不同浓度的咖啡因是否会影响蚂蚁定位和重新定位含糖奖励的能力。蚂蚁们沿着乐高吊桥走到一个测试平台上——一张A4纸覆盖在丙烯酸表面——研究人员在上面放了一滴掺有0、25、250或2000 ppm咖啡因的蔗糖溶液加兰特说:“我们使用的最低剂量是天然植物中的剂量,中间剂量与一些能量饮料中的剂量相似,最高剂量是蜜蜂的LD50——喂食该剂量的蜜蜂中有一半死亡——所以它可能对它们有相当大的毒性。”
研究人员使用自动跟踪系统来监测蚂蚁往返奖励的速度以及路线的直接性。总的来说,他们测试了142只蚂蚁,每只蚂蚁都测试了四次。蚂蚁有机会卸下它们在试验间隙收集的食物,研究人员还拿走并更换了这张纸,这样蚂蚁就无法沿着自己的信息素轨迹回到奖励地点
在没有咖啡因的情况下,蚂蚁在随后的觅食之旅中没有学会更快地导航到奖励位置,这表明它们没有成功地将其位置记在记忆中。然而,那些含糖奖励含有低剂量或中等剂量咖啡因的蚂蚁在重新定位奖励方面变得更有效
摄入25ppm咖啡因的蚂蚁每次访视的觅食时间下降了28%,摄入250ppm咖啡因的蚁每次访视时间下降了38%,这意味着如果蚂蚁在第一次访视时进食300秒,那么到最终试验时,预计低咖啡因剂量下进食113秒,中等剂量下进食54秒。这种影响在最高咖啡因剂量时没有出现
研究人员表明,咖啡因通过提高蚂蚁的觅食效率而不是通过加快蚂蚁的觅食速度来降低蚂蚁的觅食时间。在任何剂量下,咖啡因都不会对蚂蚁的步伐产生影响,但接受低至中等剂量咖啡因的蚂蚁会走不那么曲折的路
加兰特说:“我们看到的是,他们并没有走得更快,只是更加专注于他们要去的地方。”。“这表明它们知道自己想去哪里,因此,它们已经知道了奖励的位置。”咖啡因对蚂蚁的归巢能力(它们返回巢穴的效率)没有影响,尽管无论咖啡因如何,它们每次回家的路都变得不那么曲折
研究人员乐观地认为咖啡因可以帮助控制阿根廷蚂蚁,但首先需要进一步的研究。他们目前正在西班牙一个更自然的野外环境中测试掺有咖啡因的诱饵,并计划调查咖啡因和诱饵毒素之间是否存在任何相互作用
Journal information: iScience
Provided by Cell Press
2024-09-15
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