اثر شگفت‌انگیز کافئین بر مورچه‌ها؛ چگونه قهوه به سلاحی علیه آفات تبدیل شد؟
1
مورچه‌ها با اقتداری شگفت‌انگیز از پیاده‌روها تا پیشخوان آشپزخانه حرکت می‌کنند؛ گویی مالک تمام زمین هستند. آن‌ها در کشتی‌های باری از اقیانوس عبور می‌کنند، ابرکلونی‌هایی عظیم می‌سازند و گونه‌های بومی را در شش قاره از میدان به در می‌کنند.
وقتی یک لانه مورچه در جایی مستقر شود، کشاورزان و صاحبان خانه اغلب سراغ طعمه‌های سمی می‌روند؛ اما پیش از آنکه تعداد کافی‌ای از مورچه‌ها طعمه را به لانه ببرند، علاقه‌شان به آن از بین می‌رود.
افزایش تأثیر طعمه‌ها با کافئین
کشفی ساده اما تأثیرگذار
مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که اضافه کردن مقدار اندکی کافئین به طعمه‌ها می‌تواند تأثیر آن‌ها را به طرز چشمگیری افزایش دهد و در نتیجه، به مدیران مبارزه با آفات مزیتی مهم ببخشد.
کافئین و حافظه مورچه‌ها
این تحقیق نشان داده که دوزهای متوسط کافئین می‌توانند حافظه مورچه‌ها را نسبت به محل طعمه تقویت کنند. مورچه‌هایی که قطره‌ای از شکر حاوی کافئین نوشیده بودند، در مراجعات بعدی سریع‌تر آن را پیدا کردند و مسیر شیمیایی قوی‌تری برای هم‌لانه‌ای‌های خود برجای گذاشتند.
مورچه‌ای کوچک با تأثیری بزرگ
کلونی‌های اَبَرمورچه‌ای
مورچه آرژانتینی (Linepithema humile) با تنها ۲.۵ میلی‌متر طول، قادر به ایجاد کلونی‌هایی با هزاران کیلومتر وسعت است؛ از سواحل مدیترانه گرفته تا سواحل غربی ایالات متحده.
خسارت‌های اقتصادی و زیست‌محیطی
این ارتش‌ها حشرات بومی را از میدان به در می‌کنند، به منبع تغذیه مرغ مگس‌خوارها هجوم می‌برند و حتی وسایل الکترونیکی را دچار اختلال می‌کنند. بررسی‌های اقتصادی اخیر هزینه جهانی مورچه‌های مهاجم، شامل خسارت‌های کشاورزی و هزینه‌های کنترل، را در حد میلیاردها دلار در سال برآورد کرده‌اند.
آزمایش کافئین روی مورچه‌ها
طراحی آزمایش خلاقانه
برای بررسی تأثیر کافئین، پژوهشگران یک آزمایش مینیاتوری طراحی کردند: یک پل لگویی مورچه را به سکوی آکریلیکی به اندازه یک کاغذ A4 هدایت می‌کرد، جایی که تنها یک قطره شکر منتظر بود.
دوزهای مختلف کافئین
در این آزمایش، قطره‌های شکر شامل دوزهای صفر، ۲۵، ۲۵۰ و ۲۰۰۰ قسمت در میلیون (ppm) از کافئین بودند. در مجموع ۱۴۲ مورچه شرکت کردند و هر کدام چهار بار این مسیر را طی کردند.
کافئین تمرکز می‌دهد، نه سرعت
یادگیری مؤثرتر با دوز مناسب
نویسنده اول مقاله، دکتر «هنریکه گالانته» از دانشگاه «رگنسبورگ» آلمان می‌گوید:
«ایده این پروژه این بود که با استفاده از روش‌های شناختی، مورچه‌ها را ترغیب کنیم طعمه‌های سمی بیشتری مصرف کنند.»
بر اساس تصاویر ثبت‌شده توسط دوربین‌های خودکار، مورچه‌ها بدون کافئین مسیر را به صورت پراکنده و بی‌هدف طی می‌کردند. اما با افزودن اندکی کافئین، وضعیت تغییر کرد.
نتایج چشمگیر
مورچه‌هایی که ۲۵ ppm کافئین دریافت کرده بودند، زمان جست‌وجوی خود را در مراجعات بعدی تا ۲۸٪ کاهش دادند.
مورچه‌های دوز ۲۵۰ ppm این زمان را تا ۳۸٪ کاهش دادند.
اما در دوز بالای ۲۰۰۰ ppm، تأثیر مثبت از بین رفت.
گالانته توضیح می‌دهد: «این‌طور نیست که مورچه‌ها سریع‌تر حرکت کنند، بلکه دقیق‌تر می‌دانند کجا می‌خواهند بروند.»
کافئین و مسیرهای شیمیایی قوی‌تر
افزایش تأثیر طعمه‌های سمی
مورچه‌های آرژانتینی برای یافتن غذا از مسیرهای فرومونی استفاده می‌کنند. وقتی مورچه‌ای منبع غذا را کشف می‌کند، رد شیمیایی از خود برجای می‌گذارد که مورچه‌های بعدی را راهنمایی می‌کند.
یادگیری سریع‌تر، این اثر را چندبرابر می‌کند. گالانته می‌گوید:
«هرچه مورچه‌ها سریع‌تر مسیر را بیاموزند و بازگردند، رد شیمیایی بیشتری برجای می‌گذارند و مورچه‌های بیشتری را به طعمه جذب می‌کنند. در نتیجه، سم زودتر در کلونی پخش می‌شود، پیش از آنکه متوجه سمی بودن آن شوند.»
صرفه‌جویی در هزینه و افزایش کارایی
جلوگیری از هدررفت طعمه‌ها
در بسیاری از باغ‌ها و محله‌ها، تکنسین‌ها باید هر چند روز طعمه‌های ژلی را تجدید کنند چون اولین گروه مورچه‌ها علاقه خود را از دست می‌دهند.
طراحی طعمه‌ای حاوی کافئین می‌تواند این جذابیت را برای مدت بیشتری حفظ کند تا حتی ملکه و لاروها نیز دوز مرگبار خود را دریافت کنند.
آینده‌ای امیدوارکننده برای کنترل مورچه‌ها
آزمایش میدانی در اسپانیا
تیم پژوهشی در حال آزمایش میدانی این روش در مناطق آلوده اسپانیاست. همچنین قصد دارند بررسی کنند که آیا کافئین با مواد رایج مانند «هیدرومتایل‌نون» یا «اسپینوساد» تداخل دارد یا نه.
دوز مناسب، کلید موفقیت
گالانته توضیح می‌دهد:
«کمترین دوزی که استفاده کردیم معادل مقدار موجود در گیاهان طبیعی است، دوز متوسط معادل برخی نوشابه‌های انرژی‌زاست و بالاترین دوز معادل میزانی است که نیمی از زنبورهای عسل را از بین می‌برد. بنابراین، تعیین دوزی که حافظه را تقویت کند اما به گرده‌افشان‌ها آسیب نرساند، حیاتی خواهد بود.»
کاربرد در سایر گونه‌های مهاجم
کافئین فقط برای مورچه‌های آرژانتینی مفید نیست. گونه‌های مهاجم دیگر مانند مورچه‌های آتشین و بزرگ‌سر نیز عادت‌های مشابهی در تقسیم غذا دارند.
اگر کافئین به همین صورت بر سیستم عصبی آن‌ها اثر بگذارد، می‌توان از یک افزودنی واحد برای چندین جبهه مبارزه با آفات استفاده کرد.
جمع‌بندی: چه چیزی از مورچه‌ها و کافئین آموختیم؟
کافئین تمرکز و یادگیری مورچه‌ها را بدون افزایش سرعت بهبود می‌دهد.
مورچه‌ها با مسیرهای مستقیم‌تر و دقیق‌تر، ردهای شیمیایی قوی‌تری برجای می‌گذارند.
این عملکرد، اثربخشی طعمه‌های سمی را افزایش داده و احتمال پخش آن در کلونی را بالا می‌برد.
اما این مزایا تنها در دوزهای متوسط اتفاق می‌افتند؛ دوزهای بالا اثر مثبت را از بین برده و می‌توانند کشنده باشند.
در نتیجه، کافئین مورچه‌ها را در یافتن و تقسیم غذا بهتر می‌کند، که به‌طرز طنزآمیزی، آن‌ها را در برابر استراتژی‌های هوشمند کنترل آفات آسیب‌پذیرتر می‌سازد.
پیام نهایی: کمی قهوه در منوی مورچه‌ها، ممکن است قدرت مسیریابی آن‌ها را به نقطه ضعف مرگبارشان تبدیل کند. وقتی مورچه‌ها بهتر دسر را به یاد می‌آورند، پایان کلونی نزدیک‌تر می‌شود.
این مطالعه در نشریه iScience منتشر شده است.
