Следващия път, когато се раздразните, че мравки са влезли в кухнята ви, може да се замислите за техните необикновени способности за усещане, предаде Нешънъл Джиографик.
Тези малки животни могат да откриват маркери на заболявания, като например рак. Всъщност мравките са само едно от многото същества, чиито сетива могат да регистрират признаци на човешко заболяване: кучетата, плъховете, пчелите и дори малките червеи също могат.
Ето какво знаем за тези животни и техните невероятни способности.
Трудолюбиви мравки
Копринената мравка Formica fusca, често срещан вид в цяла Европа, може да бъде научена да разпознава миризмата на рак на гърдата в урината.
Изследване на Университета Сорбона Париж Север във Франция, публикувано тази година в Proceedings of the Royal Society B, показва, че мравките могат да се научат да различават миризмата на урина, получена от мишки, носещи човешки тумори на рак на гърдата, от тази на здрави мишки.
Мравките и други животни разпознават признаци на заболяване, като възприемат различни летливи органични съединения или ЛОС. Тези химикали се произвеждат по различни начини и могат да бъдат открити в издишания въздух, потта, урината и кръвта. Заболяванията могат да променят ЛОС, които отделяме, в резултат на което да излъчваме различна миризма. Чрез поставянето на захарна награда в близост до пробата от рака мравките се научиха да търсят този мирис - процес, наречен оперантното кондициониране (или оперантно обуславяне).
"Бяхме изненадани от бързината на мравките. Само за десет минути една мравка може да бъде обучена", казва водещият автор Баптист Пикерет, който сега е докторант в Института за химическа екология "Макс Планк" в Германия.
След като учените обучават мравките, те поставят насекомите в петриева паничка с проби от урина на мишки с тумори и на здрави мишки. Те прекарват 20 % повече време с раковите проби.
Мравките усещат химикалите, от които се състоят миризмите, с помощта на обонятелни рецептори на антените си. Ароматът е основната им форма на комуникация, казва съавторът на изследването
Патриция д'Етор, етолог в Сорбонския университет в Париж.
"Те разпознават членовете на групата, като откриват миризмата на тялото им" и използват феромони - често в малки концентрации - за да комуникират с удивителен набор от сложни сигнали.
Тези мравки също така не жилят и са "евтини за набавяне и поддържане. Мед и мъртви насекоми, и мравките са щастливи", казва Пикерет. Това ги прави отлични кандидати за такава работа.
Какви точно са химикалите, които мравките усещат, не е известно, казва д'Етор, което често се случва и с другите животни, които откриват рак.
Най-добрият приятел на човека
Кучетата могат да бъдат обучени да усещат миризмата на няколко вида рак, включително меланом, рак на гърдата и стомашно-чревен рак, както и някои инфекциозни заболявания при хората, включително малария и болест на Паркинсон. В САЩ кучетата са работили на терен, проверявайки хора за COVID-19, включително в някои училища в Калифорния, на няколко места в Масачузетс и на баскетболни мачове на "Маями Хийт".
Те могат да усещат и инфекциозни заболявания при други животни, включително хронично изтощение, което засяга мозъка на елените и може да бъде фатално.
"Тя е опустошителна за елените и единственият начин да се открие е чрез аутопсия", казва Синтия Ото от Училището по ветеринарна медицина към Университета на Пенсилвания.
Кучетата обаче могат да бъдат обучени да откриват болестта в изпражненията на елените, според проучване, публикувано в списание Prion, на което Ото е съавтор. Изследователите смятат, че кучетата може би усещат миризмата на самия инфекциозен агент, казва Ото, в този и други случаи.
"Направихме няколко пилотни проучвания, разглеждащи бактериални инфекции, и ако обучим кучетата на самата бактерия, кучетата могат да реагират на проби от заразени субекти", казва тя. Британската благотворителна организация Medical Detection Dogs е обучила кучета да откриват рекордните 28 заболявания, включително специфични бактерии.
Разликата с откриването на рак може да е в това, че кучетата откриват "как тялото реагира на раковите клетки", включително миризми, произтичащи от имунни реакции или нещо друго. "Или пък това може да е самият рак, не знаем със сигурност", казва Ото.
Възможно е също така да откриват повече от един мирис - или пък различните кучета да долавят различни миризми. При изследване на рака на яйчниците, при което миризмите са били разделени на различни групи, "различните кучета са реагирали на различни фрагменти", казва Ото.
Плъховете детективи
Друго животно, използвано за откриване на експлозиви, е африканският гигантски торбест плъх.
През 2004 г. белгийската организация с нестопанска цел APOPO изпраща обучени африкански гигантски торбести плъхове в Мозамбик, "когато плъховете за първи път получават външна акредитация по
Международните стандарти за противоминна дейност", казва Синди Фаст, ръководител на отдела за обучение и иновации на организацията. Оттогава те са помогнали на седем държави да се освободят от повече от 150 000 противопехотни мини.
В Танзания, където е седалището на APOPO, няма противопехотни мини, но тя е една от 30-те страни с най-високо ниво на туберкулоза.
Изследванията на APOPO показват, че те откриват букет от миризми... които са специфични за Mycobacterium tuberculosis - бактерията, която причинява туберкулоза, казва Лили Шалом, мениджър комуникации на организацията.
Подобно на мравките, плъховете получават хранителна награда, когато по време на обучението идентифицират проби от туберкулоза в човешки храчки. След обучението те действат като предпазна мрежа, резервен вариант за човешките техници.
Всеки плъх проверява "до сто проби от пациенти за около 20 минути", казва Фаст, нещо, което би отнело на човешки изследовател четири дни. Те получават награда, когато идентифицират проба, която вече е определена като положителна. Но ако плъхът сигнализира за проба, която вече се смята за отрицателна, тя се изпраща за оценка с по-скъп тест.
Според APOPO от началото на програмата плъховете са открили повече от 23 000 случая, пропуснати от местните здравни клиники.
"Това, че те са увеличили откриването на случаите с около 50 % в сравнение с партньорските здравни клиники", казва Фаст, очевидно горд с косматите "лекари".
Пчели и COVID тестове
Сякаш медоносните пчели не са направили достатъчно за нас, нидерландски изследователи са доказали, че пчелите са добри в разпознаването на миризмата на SARS-CoV-2, вирусът, който причинява COVID-19.
Подобно на мравките, медоносните пчели усещат миризмите с антените си и са изключително чувствителни към ароматите. Учените от лабораторията за биологични изследвания във Вагенинген,
Нидерландия, вземат местни пчели и ги поставят в специални "пчелни кошери" - пластмасови кутии с място за движение на крилата и тялото, от които стърчат само главите им. На пчелите са давани аромати от различни проби и са награждавани със сладко лакомство, когато разгънат езичетата си в отговор на положителни за COVID материали. С течение на времето те изпълняваха това действие, без да бъдат възнаграждавани.
Подобно на мравките, те могат да бъдат обучени за няколко минути и могат да проверят теста само за секунди.
Какво точно усещат пчелите в заразените с SARS-CoV-2 проби, все още не е известно. Изследователите предполагат, че пчелите биха могли да бъдат полезни в отдалечени общности, където традиционното тестване би могло да бъде трудно.
Интелигентен червей
Още по-малък от медоносната пчела е Caenorhabditis elegans - подобно на червей същество с размер на пясъчно зърно, което често се използва в лабораторни изследвания. Той има гени за заболявания, които много приличат на нашите, което го прави ценен моделен организъм за научни изследвания. Освен това е прозрачен, така че биологичните му процеси се виждат лесно под микроскоп.
Доказано е също, че организмът има способности за откриване на рак. Едно японско проучване показва, че той може да открива ракови клетки на панкреаса, а италианско проучване разкрива, че той може да разпознава клетки на рак на гърдата.
И в двата случая червеите при определени обстоятелства се придвижват към проби с ракови клетки и избягват здравите. Японска биотехнологична фирма предлага тест за ранно откриване на рак, наречен N-Nose, при който гражданите могат да изпратят проба от урина и да я изследват с помощта на червеите.
Тези малки животни могат да откриват маркери на заболявания, като например рак. Всъщност мравките са само едно от многото същества, чиито сетива могат да регистрират признаци на човешко заболяване: кучетата, плъховете, пчелите и дори малките червеи също могат.
Ето какво знаем за тези животни и техните невероятни способности.
Трудолюбиви мравки
Копринената мравка Formica fusca, често срещан вид в цяла Европа, може да бъде научена да разпознава миризмата на рак на гърдата в урината.
Изследване на Университета Сорбона Париж Север във Франция, публикувано тази година в Proceedings of the Royal Society B, показва, че мравките могат да се научат да различават миризмата на урина, получена от мишки, носещи човешки тумори на рак на гърдата, от тази на здрави мишки.
Мравките и други животни разпознават признаци на заболяване, като възприемат различни летливи органични съединения или ЛОС. Тези химикали се произвеждат по различни начини и могат да бъдат открити в издишания въздух, потта, урината и кръвта. Заболяванията могат да променят ЛОС, които отделяме, в резултат на което да излъчваме различна миризма. Чрез поставянето на захарна награда в близост до пробата от рака мравките се научиха да търсят този мирис - процес, наречен оперантното кондициониране (или оперантно обуславяне).
"Бяхме изненадани от бързината на мравките. Само за десет минути една мравка може да бъде обучена", казва водещият автор Баптист Пикерет, който сега е докторант в Института за химическа екология "Макс Планк" в Германия.
След като учените обучават мравките, те поставят насекомите в петриева паничка с проби от урина на мишки с тумори и на здрави мишки. Те прекарват 20 % повече време с раковите проби.
Мравките усещат химикалите, от които се състоят миризмите, с помощта на обонятелни рецептори на антените си. Ароматът е основната им форма на комуникация, казва съавторът на изследването
Патриция д'Етор, етолог в Сорбонския университет в Париж.
"Те разпознават членовете на групата, като откриват миризмата на тялото им" и използват феромони - често в малки концентрации - за да комуникират с удивителен набор от сложни сигнали.
Тези мравки също така не жилят и са "евтини за набавяне и поддържане. Мед и мъртви насекоми, и мравките са щастливи", казва Пикерет. Това ги прави отлични кандидати за такава работа.
Какви точно са химикалите, които мравките усещат, не е известно, казва д'Етор, което често се случва и с другите животни, които откриват рак.
Най-добрият приятел на човека
Кучетата могат да бъдат обучени да усещат миризмата на няколко вида рак, включително меланом, рак на гърдата и стомашно-чревен рак, както и някои инфекциозни заболявания при хората, включително малария и болест на Паркинсон. В САЩ кучетата са работили на терен, проверявайки хора за COVID-19, включително в някои училища в Калифорния, на няколко места в Масачузетс и на баскетболни мачове на "Маями Хийт".
Те могат да усещат и инфекциозни заболявания при други животни, включително хронично изтощение, което засяга мозъка на елените и може да бъде фатално.
"Тя е опустошителна за елените и единственият начин да се открие е чрез аутопсия", казва Синтия Ото от Училището по ветеринарна медицина към Университета на Пенсилвания.
Кучетата обаче могат да бъдат обучени да откриват болестта в изпражненията на елените, според проучване, публикувано в списание Prion, на което Ото е съавтор. Изследователите смятат, че кучетата може би усещат миризмата на самия инфекциозен агент, казва Ото, в този и други случаи.
"Направихме няколко пилотни проучвания, разглеждащи бактериални инфекции, и ако обучим кучетата на самата бактерия, кучетата могат да реагират на проби от заразени субекти", казва тя. Британската благотворителна организация Medical Detection Dogs е обучила кучета да откриват рекордните 28 заболявания, включително специфични бактерии.
Разликата с откриването на рак може да е в това, че кучетата откриват "как тялото реагира на раковите клетки", включително миризми, произтичащи от имунни реакции или нещо друго. "Или пък това може да е самият рак, не знаем със сигурност", казва Ото.
Възможно е също така да откриват повече от един мирис - или пък различните кучета да долавят различни миризми. При изследване на рака на яйчниците, при което миризмите са били разделени на различни групи, "различните кучета са реагирали на различни фрагменти", казва Ото.
Плъховете детективи
Друго животно, използвано за откриване на експлозиви, е африканският гигантски торбест плъх.
През 2004 г. белгийската организация с нестопанска цел APOPO изпраща обучени африкански гигантски торбести плъхове в Мозамбик, "когато плъховете за първи път получават външна акредитация по
Международните стандарти за противоминна дейност", казва Синди Фаст, ръководител на отдела за обучение и иновации на организацията. Оттогава те са помогнали на седем държави да се освободят от повече от 150 000 противопехотни мини.
В Танзания, където е седалището на APOPO, няма противопехотни мини, но тя е една от 30-те страни с най-високо ниво на туберкулоза.
Изследванията на APOPO показват, че те откриват букет от миризми... които са специфични за Mycobacterium tuberculosis - бактерията, която причинява туберкулоза, казва Лили Шалом, мениджър комуникации на организацията.
Подобно на мравките, плъховете получават хранителна награда, когато по време на обучението идентифицират проби от туберкулоза в човешки храчки. След обучението те действат като предпазна мрежа, резервен вариант за човешките техници.
Всеки плъх проверява "до сто проби от пациенти за около 20 минути", казва Фаст, нещо, което би отнело на човешки изследовател четири дни. Те получават награда, когато идентифицират проба, която вече е определена като положителна. Но ако плъхът сигнализира за проба, която вече се смята за отрицателна, тя се изпраща за оценка с по-скъп тест.
Според APOPO от началото на програмата плъховете са открили повече от 23 000 случая, пропуснати от местните здравни клиники.
"Това, че те са увеличили откриването на случаите с около 50 % в сравнение с партньорските здравни клиники", казва Фаст, очевидно горд с косматите "лекари".
Пчели и COVID тестове
Сякаш медоносните пчели не са направили достатъчно за нас, нидерландски изследователи са доказали, че пчелите са добри в разпознаването на миризмата на SARS-CoV-2, вирусът, който причинява COVID-19.
Подобно на мравките, медоносните пчели усещат миризмите с антените си и са изключително чувствителни към ароматите. Учените от лабораторията за биологични изследвания във Вагенинген,
Нидерландия, вземат местни пчели и ги поставят в специални "пчелни кошери" - пластмасови кутии с място за движение на крилата и тялото, от които стърчат само главите им. На пчелите са давани аромати от различни проби и са награждавани със сладко лакомство, когато разгънат езичетата си в отговор на положителни за COVID материали. С течение на времето те изпълняваха това действие, без да бъдат възнаграждавани.
Подобно на мравките, те могат да бъдат обучени за няколко минути и могат да проверят теста само за секунди.
Какво точно усещат пчелите в заразените с SARS-CoV-2 проби, все още не е известно. Изследователите предполагат, че пчелите биха могли да бъдат полезни в отдалечени общности, където традиционното тестване би могло да бъде трудно.
Интелигентен червей
Още по-малък от медоносната пчела е Caenorhabditis elegans - подобно на червей същество с размер на пясъчно зърно, което често се използва в лабораторни изследвания. Той има гени за заболявания, които много приличат на нашите, което го прави ценен моделен организъм за научни изследвания. Освен това е прозрачен, така че биологичните му процеси се виждат лесно под микроскоп.
Доказано е също, че организмът има способности за откриване на рак. Едно японско проучване показва, че той може да открива ракови клетки на панкреаса, а италианско проучване разкрива, че той може да разпознава клетки на рак на гърдата.
И в двата случая червеите при определени обстоятелства се придвижват към проби с ракови клетки и избягват здравите. Японска биотехнологична фирма предлага тест за ранно откриване на рак, наречен N-Nose, при който гражданите могат да изпратят проба от урина и да я изследват с помощта на червеите.
