קפאין ונמלים: מחליף משחק פוטנציאלי בהדברת מזיקים

קפאין מגביר את יעילות הניווט של נמלים ארגנטינאיות לעבר פיתיונות ממותקים, מה שמציע שיטה חדשה לשיפור האפקטיביות של מאמצי הדברת מזיקים.

מחקר על נמלים ארגנטינאיות הראה שקפאין יכול לשפר משמעותית את יעילות הניווט שלהן לעבר מלכודות פיתיון. על ידי הוספת קפאין לפיתיונות ממותקים, הנמלים עוקבות אחר נתיבים ישירים יותר לתגמול, מה שעשוי להפוך את הפיתיונות הללו ליעילים יותר. שיפור זה בלמידה ובניווט יכול לעזור בשליטה בפולשני הזה מִיןאשר הוכחה עמידה בפני פיתיון מסורתי עקב קליטה לקויה ונטילת פיתיון.

יתרונות פוטנציאליים של קפאין בהדברת מזיקים

"הרעיון עם הפרויקט הזה היה למצוא דרך קוגניטיבית כלשהי לגרום לנמלים לצרוך יותר מהפיתיונות הרעילים שאנו שמים בשטח", אומר הנריק גלנטה, המחבר הראשון של המחקר וביולוגית חישובית באוניברסיטת רגנסבורג. "מצאנו שמינוני ביניים של קפאין למעשה מגבירים את הלמידה – כשאתה נותן להם קצת, זה דוחף אותם לנתיבים ישרים יותר ולהצליח להגיע לתגמול מהר יותר."

נמלים ארגנטינאיות מהוות איום אקולוגי וכלכלי משמעותי ברחבי העולם. שיטות בקרה מסורתיות, בעיקר פיתיונות רעילים, נכשלות לעתים קרובות, ככל הנראה בגלל קליטת פיתיון נמוכה ונטישה של פיתיון. על ידי הוספת קפאין, הידוע כמשפר את הלמידה אצל חרקים אחרים כמו דבורי דבש ודבורי בומבוס, החוקרים מקווים לשפר את יכולתן של הנמלים לשנן את מיקומי הפיתיון ולהוביל את בני הקן שלהן בחזרה.

"אנחנו מנסים לשפר אותם במציאת הפיתיונות האלה, כי ככל שהם ילכו מהר יותר ויחזרו אליהם, ככל שהם יפלו יותר שבילי פרומונים, כך יגיעו יותר נמלים, ולכן, מהר יותר הם יפיצו את הרעל פנימה. המושבה לפני שהם מבינים שזה רעל", אומר גלנטה.

מתודולוגיית מחקר

במעבדה, צוות המחקר ערך ניסויים בריכוזי קפאין שונים כדי לראות השפעות כלשהן על יכולתן של הנמלים לאתר ולבקר מחדש תמיסת סוכר. הם הקימו סביבת בדיקה באמצעות גשר לגו וגיליון נייר A4 על משטח אקרילי, שם הניחו טיפות של תמיסת סוכרוז מעורבבת בכמויות שונות של קפאין.

"המינון הנמוך ביותר בו השתמשנו הוא מה שאתה מוצא בצמחים טבעיים, מינון הביניים דומה למה שתמצא בכמה משקאות אנרגיה, והכמות הגבוהה ביותר מוגדרת להיות LD50 של דבורים – כאשר מחצית מהדבורים שניזונו במנה זו מתות – אז סביר להניח שזה די רעיל עבורם", אומר גלנטה.

באמצעות מערכת מעקב אוטומטית, חוקרים עקבו אחר מהירות הנמלים ואת הישירות של דרכיהן אל פרס הסוכר וממנו. במחקר השתתפו 142 נמלים, כל אחת נבדקה ארבע פעמים. הנמלים הורשו להפקיד את המזון שאספו בין הניסויים, והחוקרים גם הסירו והחליפו את פיסת הנייר כך שהנמלים לא יוכלו לעקוב אחר שובל הפרומונים של עצמן בחזרה למקום התגמול.

תוצאות ותצפיות

ללא קפאין, הנמלים לא למדו לנווט אל מיקום התגמול מהר יותר בטיולי מזון הבאים, מה שמעיד על כך שהן לא הצליחו להעביר את מיקומה לזיכרון. עם זאת, נמלים שנחשפו לרמות נמוכות ובינוניות של קפאין הראו עלייה ניכרת ביעילות האיתור שלהן, עם הפחתת זמן של 28% ו-38% לכל ביקור בהתאמה. יש לציין כי מינון הקפאין הגבוה ביותר לא יצר את אותה השפעה.

סרטון זה מראה כיצד עקבו אחר נמלה. קרדיט: הנריק גלנטה

החוקרים הראו שקפאין הוריד את זמני חיפוש המזון של הנמלים בכך שהוא הופך אותן ליעילות יותר, לא על ידי הפיכתן למהירות יותר. לא הייתה השפעה של קפאין על קצב הנמלים בשום מינון, אבל נמלים שקיבלו מינונים נמוכים עד בינוניים של טיולי קפאין נסעו בשבילים פחות מפותלים. "מה שאנחנו רואים זה שהם לא זזים מהר יותר, הם פשוט ממוקדים יותר לאן שהם הולכים", אומר גלנטה. "זה מצביע על כך שהם יודעים לאן הם רוצים להגיע, ולכן הם למדו את מיקומי הפרס."

לקפאין לא הייתה כל השפעה על יכולת הביות של הנמלים (באיזו יעילות הן נסעו בחזרה לקן), אם כי דרכיהן הביתה הפכו פחות מפותלות עם כל טיול ללא קשר לקפאין.

השלכות ומחקר עתידי

התוצאות המבטיחות מצביעות על הפוטנציאל לשימוש בקפאין כדי לשפר את ספיגת הפיתיון במאמצים לשלוט באוכלוסיות נמלים ארגנטינאיות פולשניות. מחקר נוסף מתבצע, עם בדיקות שדה בספרד ומחקרים לבחינת אינטראקציות אפשריות בין קפאין ורעלי פיתיון. מחקר זה, שפורסם לאחרונה בכתב העת iScienceיכול לסלול את הדרך לאסטרטגיות יעילות יותר לניהול מינים פולשים באמצעות שינוי התנהגות.

מחקר זה נתמך על ידי מועצת המחקר האירופית, ה- Deutsche Forschungsgemeinschaft ואוניברסיטת רגנסבורג.