카페인이 개미에게 미치는 영향은 해충 방제 방식을 바꿀 수 있다.

소량의 카페인이 개미를 더 똑똑하고 효율적인 먹이 찾기 동물로 만들어 해충 방제에 도움이 될 가능성이 있습니다. (사진 제공: AI/ScienceDaily.com)

카페인이 섞인 설탕물을 섭취한 개미는 목표 지점으로 돌아가는 길을 훨씬 잘 찾아낸다는 새로운 연구 결과가 iScience 에 발표되었습니다. 이 연구에 따르면, 개미들은 이동 속도가 빨라지지는 않았지만, 목표 지점까지 더 직선적인 경로를 택하는 것으로 나타났습니다. 이는 카페인이 개미의 위치 학습 및 기억 능력을 향상시킨다는 것을 시사합니다. 이번 연구는 널리 퍼진 외래종인 아르헨티나개미(Linepithema humile)를 대상으로 진행되었으며, 연구 결과는 미끼를 더욱 매력적이고 효과적으로 만들어 해충 방제를 개선할 수 있는 새로운 가능성을 제시합니다.

"이 프로젝트의 목표는 개미들이 들판에 놓은 독미끼를 더 많이 먹도록 유도하는 인지적 방법을 찾는 것이었습니다."라고 제1 저자이자 레겐스부르크 대학교의 전산생물학 박사 연구원인 엔리케 갈란테는 말합니다. "우리는 적당한 양의 카페인이 학습 능력을 향상시킨다는 것을 발견했습니다. 개미들에게 소량의 카페인을 주면, 더 직선적인 경로를 택하고 보상에 더 빨리 도달할 수 있게 됩니다."

아르헨티나개미는 전 세계적으로 가장 피해가 크고 경제적으로 부담이 큰 외래종 중 하나입니다. 이들을 방제하기 위한 일반적인 방법은 독이 든 미끼를 사용하는 것이지만, 이러한 전략은 종종 효과가 미미합니다. 개미 군집이 미끼를 무시하거나, 미끼가 널리 퍼지기 전에 버리고 떠나는 경우가 있기 때문입니다. 연구팀은 꿀벌의 학습 능력을 향상시키는 것으로 알려진 카페인이 개미가 미끼 위치를 더 잘 기억하고 더 많은 동료 개미들을 그곳으로 유인하는 데 도움이 될 수 있는지 연구했습니다.

갈란테는 "개미들이 미끼를 더 잘 찾아내도록 하려는 것입니다. 개미들이 미끼에 더 빨리 갔다가 더 빨리 돌아올수록 더 많은 페로몬 흔적을 남기게 되고, 더 많은 개미들이 몰려들게 되어 결국 독이 독이라는 것을 알아차리기 전에 개미집 전체에 독을 더 빨리 퍼뜨릴 수 있기 때문입니다."라고 말했습니다.

실험실에서 카페인의 효과 테스트

이 가설을 검증하기 위해 과학자들은 다양한 카페인 농도를 사용한 통제 실험을 설계했습니다. 개미들은 작은 레고 도개교를 건너 아크릴판 위에 A4 용지를 덮은 실험 표면으로 이동했습니다. 그곳에서 개미들은 카페인이 0, 25ppm, 250ppm, 또는 2,000ppm 함유된 설탕 용액 한 방울을 만났습니다.

갈란테는 "우리가 사용한 가장 낮은 용량은 천연 식물에서 발견되는 양이고, 중간 용량은 일부 에너지 드링크에서 발견되는 양과 비슷하며, 가장 높은 양은 꿀벌의 LD50(반수치사량)으로 설정했습니다. 이 용량을 섭취한 꿀벌의 절반이 죽기 때문에 꿀벌에게는 상당히 독성이 강할 가능성이 높습니다."라고 말했습니다.

연구팀은 자동화 시스템을 이용해 각 개미의 움직임을 추적하고 이동 시간과 경로의 직선성을 측정했습니다. 총 142마리의 개미가 실험에 참여했으며, 각 개미는 네 번의 실험을 완료했습니다. 실험 사이에는 개미들이 모아둔 먹이를 내려놓을 수 있도록 했고, 개미들이 자신의 페로몬 흔적을 따라가지 못하도록 실험 표면을 교체했습니다.

더 곧은 길, 더 빠른 학습

설탕만 섭취한 개미들은 시간이 지나도 개선되는 모습이 거의 없었는데, 이는 보상의 위치를 ​​효과적으로 학습하지 못했음을 나타냅니다. 반면, 소량 또는 중간 정도의 카페인을 섭취한 개미들은 빠르게 학습 효율이 향상되었습니다.

카페인 농도가 25ppm인 개미의 경우, 먹이를 찾는 데 걸리는 시간이 방문할 때마다 28%씩 감소했습니다. 250ppm에서는 그 효과가 38%까지 나타났습니다. 예를 들어, 처음에는 먹이에 도달하는 데 300초가 걸리던 개미가 낮은 농도에서는 113초로, 중간 농도에서는 마지막 실험에서 54초로 단축되었습니다. 하지만 가장 높은 농도의 카페인에서는 이와 같은 효과가 나타나지 않았습니다.

속도보다 집중

이러한 개선은 속도 증가 때문이 아니었습니다. 카페인을 섭취한 개미들은 더 직선적인 경로를 따랐는데, 이는 집중력과 공간 기억력이 향상되었음을 시사합니다. 개미들의 속도는 모든 용량에서 변함이 없었지만, 카페인 함량이 낮거나 중간 정도일수록 이동 경로가 더 간결해졌습니다.

갈란테는 "우리가 관찰한 바에 따르면, 그들은 더 빨리 움직이는 것이 아니라, 단지 가고자 하는 방향에 더 집중하고 있을 뿐입니다."라고 말합니다. "이는 그들이 가고자 하는 곳을 알고 있으며, 따라서 보상이 있는 위치를 학습했다는 것을 시사합니다."

카페인은 개미가 둥지로 돌아가는 효율성(둥지로 이동하는 효율)에 영향을 미치지 않았지만, 카페인 섭취 여부와 관계없이 모든 개미의 효율성은 시간이 지남에 따라 약간씩 향상되었습니다.

해충 방제를 위한 잠재적인 새로운 도구

이번 연구 결과는 카페인이 아르헨티나개미의 해충 방제 전략을 개선하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 카페인은 개미가 미끼 위치를 더 빨리 학습하고 더 많은 동료 개미를 끌어들이도록 도와줌으로써, 개미가 독을 감지하기 전에 독이 군집 전체에 더 효과적으로 퍼지도록 할 수 있습니다.

연구진은 이 방법을 실제 환경에 적용하기 전에 더 많은 연구가 필요하다고 경고합니다. 현재 스페인의 야외 환경에서 카페인이 첨가된 미끼를 시험하고 있으며, 카페인이 독극물 자체와 어떻게 상호작용하는지 조사하고 있습니다.

본 연구는 유럽 연구 위원회, 독일 연구 재단 및 레겐스부르크 대학교의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/04/260418042817.htm