Американские ученые разработали метод, позволяющий — правда, пока с рядом серьезных ограничений — превратить саранчу в киборгов-саперов. Исследования проводятся по заказу Научно-исследовательского управления ВМС США. Препринт работы ученых опубликован на bioRxiv, а краткое ее изложение приводит New Scientist.
Отметим, что сегодня для обнаружения взрывчатых веществ используются различные методы, включая химический анализ веществ, содержащихся в воздухе, и поиск мин с помощью африканских хомяковых крыс. Кроме того, ведется разработка системы обнаружения взрывчатых веществ, в которой используются ГМ-бактерии.
Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе обнаружили, что в зависимости от химического вещества, попавшего на обонятельные рецепторы в усиках саранчи вида Schistocerca americana, она же американская саранча, в так называемых антеннальных долях мозга насекомых — у каждого усика есть своя антеннальная доля — возбуждаются разные нейроны. И по их возбуждению в целом возможно определить, молекулы какого именно вещества были обнаружены рецепторами насекомого.
«Каталогизировав» эти возбуждения и выбрав в качестве цели обнаружение взрывчатых веществ, исследователи провели любопытный эксперимент с несколькими особями американской саранчи. Сперва в антеннальные доли мозга подопытных животных экспериментаторы вживили электроды, задача которых состояла в том, чтобы считывать нейронную активность, возникающую в ответ на запахи. Провода от этих электродов ученые затем вывели к миниатюрному передатчику-рюкзачку, закрепляемому на спинках насекомых. Получая сигналы от электродов, данное устройство передавало их беспроводным способом в реальном времени на компьютер исследователей, на котором эта информация сохранялась и обрабатывалась.
После этого насекомых поочередно подвергали воздействию различных веществ, включая пары тринитротолуола (небезызвестный TNT) и его прекурсора 2,4-динитротолуола, а также пары бензальдегида (основной компонент в масле горького миндаля, не является взрывчатым). Кроме того, на животных воздействовали и горячим воздухом.
Точность обнаружения молекул конкретного взрывчатого вещества в воздухе с помощью одного насекомого составила в среднем 60%. При анализе сигналов, поступающих одновременно от семи особей, точность обнаружения составила уже около 80%. При этом, помимо возможности обнаруживать само присутствие молекул взрывчатого вещества в воздухе, по нейронной активности мозга насекомых ученым удавалось также определять места, где концентрация искомого вещества была наиболее высока.
Вместе с тем, новый метод пока находится на ранней стадии разработки и имеет несколько серьезных недостатков. В частности, после имплантации электродов саранча теряет способность двигаться. По этой причине насекомых во время эксперимента перемещали по клетке, где распылялось то или иное вещество, на дистанционно управляемой тележке.
Кроме того, в среднем в течение семи часов после имплантации электродов мозг саранчи погибал. Тем не менее, вплоть до момента смерти антеннальные нейроны устойчиво реагировали на сигналы рецепторов. Наконец, пока неизвестно, насколько надежен разработанный американскими учеными метод: так, во время экспериментов насекомых не подвергали воздействию паров одновременно нескольких веществ.
В дальнейшем исследователи намерены продолжить издеваться над насекомыми вести работу в этом направлении, поскольку считают свой проект достаточно перспективным — по их словам, ни одно современное устройство для анализа присутствующих в воздухе молекул не сравнится в плане эффективности с рецепторами насекомых, а кроме того, превращение легкоразводимой саранчи в киборгов-саперов посредством недорогой электроники обходится значимо дешевле «электронного носа».
Источник: N+1