Cofeina face furnicile invazive mai eficiente: studiu oferă o nouă perspectivă pentru controlul dăunătorilor

Sursa foto: Sciencedaily

Un experiment recent arată că o cantitate mică de cofeină în soluţia alimentară îi face pe indivizii unei specii invazive de furnici să se orienteze mult mai eficient către hrană, reducând timpul de căutare cu până la 38%. Rezultatele, publicate în iScience, indică faptul că efectul nu este o creştere a vitezei, ci o îmbunătăţire a învăţării spaţiale şi a capacităţii de a urma rute mai drepte. Descoperirea deschide posibilitatea utilizării cofeinei pentru a spori eficienţa momelilor otrăvitoare folosite în controlul coloniei.

Furnica argentiniană şi provocarea controlului biologic

Furnicile argentiniene (Linepithema humile) sunt recunoscute drept una dintre cele mai dăunătoare şi costisitoare specii invazive la nivel global. Eforturile de limitare a răspândirii lor se bazează frecvent pe utilizarea momelilor otrăvitoare, însă succesul acestor strategii este adesea limitat: colonii pot ignora momelile sau pot părăsi sursa înainte ca otrava să se răspândească eficient în interiorul coloniei. În acest context, cercetătorii şi-au propus să identifice o modalitate „cognitivă” de a determina furnicile să consume mai mult din momelile otrăvitoare şi să atragă rapid mai mulţi membri ai coloniei.

Ipoteza şi abordarea experimentală

Conducătorul studiului, Henrique Galante, doctorand în biologie computaţională la Universitatea din Regensburg, explică că scopul proiectului a fost testarea cofeinei ca potenţial agent care să îmbunătăţească învăţarea furnicilor, pe modelul observaţiilor anterioare privind efectul cofeinei asupra albinelor. Ipoteza a fost că, dacă furnicile pot învăţa mai bine locaţia unei surse de hrană anestimulată cu cofeină, ele vor reveni mai des şi vor lăsa urme de feromoni care vor atrage mai mulţi nestmates şi vor facilita distribuirea otrăvii în colonie.

Detaliile experimentului în laborator

Într-un cadru controlat, echipa de cercetare a testat patru concentraţii diferite de cofeină într-o soluţie zaharată: 0 ppm (control), 25 ppm, 250 ppm şi 2.000 ppm. Setup-ul experimental a inclus un mic „pod” construit din piese Lego pe care furnicile îl traversau pentru a ajunge pe o suprafaţă de test compusă dintr-o foaie A4 aşezată pe acril. Pe acea foaie era plasat un strop din soluţia zaharată cu nivelurile de cofeină menţionate.

Concentraţiile alese au fost justificate astfel: doza cea mai mică, 25 ppm, se regăseşte în plante în mod natural; doza intermediară, 250 ppm, este comparabilă cu nivelurile întâlnite în unele băuturi energetice; iar doza maximă, 2.000 ppm, a fost fixată în raport cu LD50-ul pentru albine — valoarea la care jumătate dintre albinele expuse ar deceda — ceea ce sugerează o potenţială toxicitate crescută la acea concentraţie pentru insecte.

În total, 142 de furnici au participat la experiment, fiecare completând patru runde (trialuri). Între runde, furnicile au avut ocazia să descarce hrana colectată, iar suprafaţa de test a fost înlocuit pentru a împiedica urmărirea traseelor anterioare de feromoni ca factor confuziv. Mişcarea fiecărei furnici a fost înregistrată printr-un sistem automatizat, permiţând măsurarea timpului de parcurgere şi a direcţiei traseului urmat.

Rezultate: rute mai drepte şi învăţare accelerată

Analiza datelor a arătat diferenţe clare între grupuri. Furnicile care au primit doar soluţia cu zahăr au arătat puţină îmbunătăţire în timp, semn că nu au învăţat eficient locaţia recompensei. În schimb, indivizii expuşi la doze mici şi moderate de cofeină au devenit rapid mai eficienţi în a găsi sursa de hrană.

La dozajul de 25 ppm, timpul de foraj — măsurat ca timpul necesar pentru a ajunge la recompensa de zahăr — a scăzut cu aproximativ 28% la fiecare vizită succesivă. La 250 ppm, îmbunătăţirea a ajuns la 38% pe vizită. Pentru a ilustra impactul: o furnică care iniţial avea nevoie de circa 300 de secunde pentru a ajunge la recompensă ar fi redus acel timp la 113 secunde la doza de 25 ppm şi la doar 54 de secunde la doza intermediară, până la ultima rundă a experimentului.

Doza cea mai mare, 2.000 ppm, nu a produs acelaşi beneficiu în ceea ce priveşte eficienţa pentru găsirea hranei, semnalând un efect non‑liniar al cofeinei în acest context.

Focus, nu viteză: ce anume s‑a schimbat

Un aspect semnificativ al descoperirii este că furnicile cafinizate nu s‑au mişcat mai repede. Viteza de deplasare a rămas constantă între tratamente, dar traseele lor au devenit mai directe la dozele mici şi moderate. Aceasta sugerează că efectul cofeinei este unul cognitiv: animalele au fost mai concentrate pe destinaţie şi mai capabile să reţină sau să recunoască spaţiul în care se află recompensa.

„Observăm că nu se mişcă mai repede, ci sunt mai focalizate asupra direcţiei în care merg”, explică Galante, subliniind că comportamentul indică o capacitate sporită de învăţare a locaţiei recompensei. De menţionat, cofeina nu a influenţat măsura în care furnicile se întorceau eficient la cuib; totuşi, toate grupurile au arătat o uşoară îmbunătăţire a performanţei de-a lungul timpului, independent de tratament.

Implicaţii pentru practicile de control al dăunătorilor

Concluziile sugerează că adăugarea unei cantităţi moderate de cofeină în momelile otrăvitoare ar putea creşte rata la care furnicile descoperă şi marchează sursa, favorizând recrutarea mai multor indivizi şi, astfel, răspândirea otrăvii înainte ca furnicile să recunoască pericolul. În teorie, aceasta ar putea rezulta într‑o eficienţă sporită a campaniilor de control pentru furnicile argentiniene.

Totuşi, cercetătorii avertizează că sunt necesare teste suplimentare înainte de a recomanda aplicarea pe scară largă a acestei abordări. Echipa desfăşoară studii de urmărire în condiţii exterioare în Spania pentru a evalua comportamentul în medii naturale şi investighează în paralel modul în care cofeina interacţionează cu compoziţia chimică a otrăvii utilizate în momeli.

Susţinere financiară şi referinţe

Studiul a beneficiat de finanţare din partea Consiliului European pentru Cercetare (European Research Council), a Societăţii Germane de Cercetare (Deutsche Forschungsgemeinschaft) şi a Universităţii din Regensburg. Articolul original este semnat de Henrique Galante, Massimo De Agrò, Alexandra Koch, Stefanie Kau şi Tomer J. Czaczkes şi este publicat în iScience, volumul 27, numărul 6, articolul 109935, având DOI 10.1016/j.isci.2024.109935.

Pentru detalii şi acces la sursa jurnalistică a comunicatului, puteţi consulta pagina studiului pe ScienceDaily: What caffeine does to ants could change pest control, precum şi referinţa DOI a lucrării ştiinţifice: 10.1016/j.isci.2024.109935.

Descoperirea oferă un exemplu convingător de cum substanţe familiare oamenilor, precum cofeina, pot influenţa procese cognitive la insecte şi, prin aceasta, pot fi valorificate creativ în gestionarea speciilor invazive. Rămâne deschisă provocarea transpunerii acestor rezultate în practici de teren sigure, eficiente şi acceptabile din punct de vedere ecologic.