Veel mensen worden ’s ochtends pas écht wakker na een kop sterke koffie en na een middagdipje wil een blikje energiedrank nog weleens helpen. Mieren zijn wat dat betreft net mensen, blijkt uit een nieuwe studie van biologen uit het Duitse Regensburg.
Geef Argentijnse mieren een zoet hapje met een dosis cafeïne erin en ze worden een stuk efficiënter in het terugvinden van de plek waar het oppeppende eten ligt, dan soortgenoten die het met enkel suikerwater moeten doen. Mieren die cafeïne in hun systeem hebben, bewegen via een directere weg naar de beloning toe, maar gaan daarbij niet sneller lopen. Het bewijst volgens de onderzoekers dat cafeïne het leervermogen van de diertjes verbetert.
Plaagmieren
Hoofdonderzoeker Henrique Galante liet 142 Argentijnse mieren door zijn laboratorium trippelen en testte ze allemaal vier keer op de effecten van een bepaalde dosis cafeïne. De mieren worden ook wel plaagmieren genoemd, en niet zonder reden. Ze zijn een van de schadelijkste invasieve soorten ter wereld en hebben al menige oogst vernietigd. In een poging om de verspreiding in te dammen, wordt giftig aas ingezet. Maar tot nu toe werkt dit niet al te best, waarschijnlijk omdat de mieren maar weinig van de giftige lokstoffen binnenkrijgen. Ze kijken al snel niet meer om naar het aas.
Daarom testten de onderzoekers het gebruik van cafeïne, waarvan bij honingbijen en hommels is aangetoond dat het hun leerproces verbetert. De hoop is dat de mieren de locatie van het aas en de weg erheen, beter onthouden door de cafeïne in de giftige lokstof. Vervolgens gaan hun nestgenoten de trip ook vaker maken door het feromonenspoor, is het idee. En uiteindelijk is de hele kolonie dan vergiftigd.
Feromonenspoor
“Met dit project willen we een cognitieve manier vinden om de mieren meer van het giftige aas te laten eten, dat we in het veld hebben uitgezet”, vertelt bioloog Galante. “We hebben ontdekt dat lage en gemiddelde doses cafeïne het leerproces van deze mieren daadwerkelijk stimuleren. Als je ze een beetje cafeïne geeft, worden ze ertoe aangezet rechtere paden te bewandelen en de beloning sneller terug te vinden.”
“We proberen ze zo beter te maken in het vinden van het aas. Want hoe efficiënter hun route, hoe sneller ze terugkomen, hoe meer feromonensporen ze leggen, hoe meer mieren er komen en hoe sneller ze het gif in hun kolonie verspreiden, voordat ze beseffen dat het vergif is”, legt Galante uit.
Laag, middel en megadosis
In het laboratorium testten de onderzoekers of verschillende concentraties cafeïne van invloed 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 op een acrylplaat. Op dit papier brachten de onderzoekers telkens een druppel suikeroplossing aan, met daarin 0,25 ppm (parts per million), 250 ppm of 2000 ppm cafeïne. “De laagste dosis die we hebben gebruikt, is wat je in natuurlijke planten aantreft. De tussenliggende dosis is vergelijkbaar met wat in sommige energiedrankjes zit. En de hoogste dosis is de dodelijke hoeveelheid voor bijen – de helft van de bijen sterft dan
. Grote kans dus, dat de hoogste dosis behoorlijk giftig is voor de mieren”, zegt Galante.
Slimmer en efficiënter
De mieren kregen de kans om het voedsel dat ze verzamelden, elders achter te laten. Ondertussen verwijderden de wetenschappers het stuk papier en plaatsten ze een schoon vel terug, zodat de mieren hun eigen feromonenspoor niet terug konden volgen naar de plek van het lekkere hapje. Zonder cafeïne leerden de mieren niet om sneller naar de locatie te navigeren tijdens de daaropvolgende speurtochten naar voedsel. Dit wijst erop dat ze de plek dus niet hadden opgeslagen in hun geheugen. Mieren die een zoete beloning kregen met een lage of gemiddelde dosis cafeïne erin, werden echter wél efficiënter in het vinden en verplaatsen van de beloning.
Foerageren kun je leren
De foerageertijd daalde met 28 procent per trip voor mieren die 25 ppm cafeïne naar binnen werkten, en zelfs met 38 procent bij mieren die 250 ppm cafeïne oppeuzelden. Oftewel: een mier die de eerste keer 300 seconden nodig had, deed gemiddeld 113 seconden over zijn vierde en laatste tocht onder invloed van de lage dosis cafeïne. Mieren waarbij de matige dosis door het lijf gierde, hadden aan het eind slechts 54 seconden nodig om hun beloning te vinden. Een enorm verschil dus! Bij de hoogste dosis cafeïne was dit leereffect overigens niet te zien.
Kronkelige paden
Wel opmerkelijk: van geen enkele dosis cafeïne gingen de mieren sneller lopen. Met een lage of middelmatige dosis verkortten ze wel hun weg aanzienlijk. Ze namen minder kronkelige paden en gingen bijna recht op hun doel af. “Wat we zien is dat ze niet sneller gaan, maar wél meer gefocust zijn op waar ze heen lopen”, aldus Galante. “Hieruit concluderen wij dat ze weten waar ze heen willen, dit hebben de mieren zichzelf aangeleerd. Ze hebben de locaties van de beloning in hun brein opgeslagen.”
De hoeveelheid cafeïne had geen invloed op het vermogen van de mieren om terug te keren naar het nest, oftewel de efficiëntie van de terugreis. Wel werd hun pad naar huis bij elke reis minder kronkelig, ongeacht de cafeïnedosis, concludeert het team.
Optimisme
De onderzoekers zijn optimistisch over het inzetten van cafeïne bij de bestrijding van Argentijnse mieren en andere invasieve insectensoorten, maar er is eerst verder onderzoek nodig. Ze testen momenteel lokaas met cafeïne in een natuurlijke omgeving op het platteland van Spanje. Daarnaast zijn ze van plan te onderzoeken of de cafeïne en de gifstoffen in het aas invloed hebben op elkaars werking.
