本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
我们人类热爱咖啡因。这种温和的兴奋剂拯救了无数学生、家长和辛勤工作的成年人,使他们免于在办公桌上打瞌睡。它是咖啡树和茶树等植物的天然产物。但问题是,为什么这些植物首先会产生咖啡因呢?
事实证明,这个问题有两个答案。首先,咖啡因是一种天然杀虫剂,可以麻痹和杀死想要啃食植物叶子、浆果或其他部位的昆虫。这对防止虫子叮咬很有好处。
但是这些植物也会开花,而这些花需要蜜蜂。因此,令人有些惊讶的是,咖啡树以及柑橘属植物(是的,就是橙子)的花蜜中也含有咖啡因。毕竟,如果咖啡因对某些昆虫来说是毒药,你就不会想毒害你的传粉者!
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但事实证明,蜜蜂不像其他昆虫,它们可能像人类一样享受刺激!无论它们是否享受,它们肯定会记住它!
Wright 等人。“花蜜中的咖啡因增强了传粉者对奖励的记忆” 《科学》,2013年。
(哦,是的,需要来点好东西的刺激。来源)
作者首先研究了各种咖啡和柑橘类植物的花蜜中究竟含有多少咖啡因。花蜜中咖啡因的浓度可以达到一杯咖啡的浓度(当然,总体积要小得多)。我开始怀疑未来是否会出现“蜂蜜花蜜”能量饮料。
但问题是,这对蜜蜂有什么影响?为了研究这一点,论文的作者抓了一些蜜蜂,并训练它们将花朵的气味(在本例中,他们使用了 1-己醇,这种气味更像草的味道,但没关系)与奖励配对。然后,他们在混合物中添加了不含咖啡因的物质,或 7 种不同剂量的咖啡因中的一种。
虽然咖啡因对蜜蜂学习任务的能力只有微弱的影响,但它对蜜蜂的长期反应(长达 72 小时)产生了更有趣的影响,你可以看到,接受咖啡因的蜜蜂比只接受蔗糖的蜜蜂记忆这种关联的时间更长。
但它是如何工作的呢?咖啡因是如何影响蜜蜂的记忆的呢?虽然蜜蜂确实有大脑,但它们的大脑在结构上与我们的大脑并不真正相似。因此,虽然我们有一个与记忆密切相关的海马体,但蜜蜂没有。相反,它们有一种叫做 Kenyon 细胞的东西,它以类似于海马体的方式帮助组织学习过程中的信号。而这些 Kenyon 细胞也具有腺苷受体,咖啡因通过这些受体发挥作用。
科学家们假设咖啡因可能作用于 Kenyon 细胞,从而产生他们在蜜蜂记忆中观察到的影响。当他们施用咖啡因并从 Kenyon 细胞记录时,他们发现咖啡因作用于腺苷受体,导致 Kenyon 细胞发生小的去极化,使其更容易放电。
但当然,咖啡因在高剂量下是有毒的,对人类和蜜蜂都是如此。咖啡因在低剂量下可能对蜜蜂有帮助,但在高剂量下会杀死它们。但作者发现,蜜蜂的口器上有可以感知咖啡因的区域,很容易避开高浓度的咖啡因……但低浓度的咖啡因则不然。
因此,咖啡因可以帮助蜜蜂记住并返回含有咖啡因的花朵。这对花朵来说是一个非常好的技巧!但我还想在这里看到一些叫做位置偏好的东西,这可以在蜜蜂身上完成。 位置偏好将特定位置与可能奖励或不奖励的东西联系起来。例如,在小鼠中,你使用一个双腔装置,将一侧与药物(比如咖啡因!)配对,另一侧与盐水配对。经过几次配对后,你将小鼠放在两个腔室之间,看看它在哪个腔室花费的时间更多。如果小鼠喜欢这种药物,它会在那一侧腔室花费更多的时间。这就是位置偏好,通常与药物的奖励特性相关。
我认为用蜜蜂来做这件事是可能的,它们具有出色的空间导航能力,显然它们也具有与之相关的长期记忆。我们知道它们会记住含咖啡因的花朵……但它们更喜欢这些花朵吗?答案将是一个明确的答案,咖啡因让蜜蜂不断光顾!
但目前的发现本身也已经非常有趣了。这意味着咖啡因不仅仅是一种植物杀虫剂,它也可能在让蜜蜂不断返回中发挥作用!如果蜜蜂更好地记住了花朵的位置,它就更有可能返回。这意味着植物可能会从给蜜蜂一点刺激中获得好处。
Wright, G., Baker, D., Palmer, M., Stabler, D., Mustard, J., Power, E., Borland, A., & Stevenson, P. (2013). 花蜜中的咖啡因增强了传粉者对奖励的记忆 《科学》,339 (6124), 1202-1204 DOI: 10.1126/science.1228806