Ученые обнаружили, что саранча способна учуять раковые клетки и отличить их от здоровых. Более того, она умеет выделять разные их типы по запаху. Теперь эти данные используют для создания новых устройств медицинской диагностики: опухоль у пациентов можно будет находить на ранней стадии, анализируя состав выдыхаемого ими воздуха.
Рассказываем, в каких ещё случаях обоняние животных удаётся обратить на пользу человеку.
Саранча против рака
Исследование саранчи было проведено в Мичиганском университете (США). Учёные хирургическим путем вскрыли мозг насекомого и вставили электроды в те его области, которые отвечают за обоняние. Саранча была живой, но, как уверяют энтомологи, она не чувствует боли, так что зоозащитникам (если они сейчас встрепенулись) не стоит беспокоиться. С другой стороны, насекомое после такой процедуры уже не жилец на белом свете, но что поделаешь — это удел почти всех лабораторных животных.
Для эксперимента учёные вырастили три разных вида раковых и здоровых клеток из ротовой полости человека. Специалисты знают, что раковые клетки в процессе роста выделяют множество уникальных химических соединений. Если удастся их уловить в выдыхаемом человеком воздухе, онкологическое заболевание можно обнаружить на ранней стадии.
Вырастив клетки, исследователи взяли устройство для улавливания запаха, выделяемого каждым из образцов, и дали его понюхать саранче. А затем проанализировали результаты. Оказалось, что подопытные насекомые отличили все три вида раковых клеток. Приборы показали чётко выраженные изменения в их мозге во время прохождения этой процедуры, и мозг реагировал по-разному на каждый тип клеток.
Исследователи подчёркивают, что это первый случай использования насекомых для идентификации онкологических заболеваний. Теперь они намерены выяснить, какие рецепторы на усиках саранчи реагируют на запах раковых клеток, чтобы создать их синтетические аналоги в лаборатории, а затем изготовить анализатор на основе этой природной модели, существующей уже миллионы лет. Хотя результаты получены только для рака ротовой полости, учёные уверены, что этот метод пригодится для диагностики и других его видов, ведь пахучие вещества выделяет большинство злокачественных клеток.
Собака против COVID-19
Когда речь заходит об использовании обоняния животных на пользу человеку, в первую очередь вспоминают собак. Хорошо известно, что они способны находить различные типы взрывчатки, наркотические вещества. Во время Великой Отечественной войны тысячи четвероногих ищеек работали миноискателями. Легендарная овчарка Джульбарс за годы службы обнаружила почти 7,5 тысяч мин, помогая разминировать здания не только в СССР, но и в Венгрии, Чехословакии, Румынии, Австрии.
В наше время служебных собак можно встретить на пунктах таможенного контроля, где они помогают в поиске наркотиков и взрывчатки. А последние исследования показывают, что этих животных можно обучить с высокой точностью выявлять людей, больных коронавирусной инфекцией. Такой навык пригодится в аэропортах, где поток пассажиров очень велик и медицинские приборы (бесконтактные термометры) с ним не справляются.
Экспериментов было несколько. Собакам давали понюхать образцы с запахом пота людей, имеющих положительный результат теста на COVID-19. Затем проверяли, могут ли они обнаружить больных коронавирусом на большой выборке добровольцев, в несколько сотен человек. Диагностическая точность в целом составила 92%. Собаки определяли даже тех больных, у которых не наблюдалось никаких симптомов.
В период с сентября 2020-го по апрель 2021-го нескольких надрессированных на поиск коронавируса псин протестировали в международном аэропорту Хельсинки. Каждый пассажир там сдавал ПЦР-тест, и оказалось, что результаты медицинского тестирования и «собачьего» совпали на 98%.
Учёные предполагают, что, проникая в клетки нашего организма, коронавирус расщепляет определённые молекулы, и продукты их распада образуют летучие соединения, присутствующие в поте, слюне и выдыхаемом воздухе. Их, вероятно, и улавливает сверхчувствительный собачий нос.
Муравей против рака
О том, что собаки обладают феноменальным обонянием, мы знаем потому, что живём с ними бок о бок не одно тысячелетие. А ведь в мире животных существуют ещё более одарённые «нюхачи», и это те самые насекомые, с которых мы начали.
Если в США умение находить раковые опухоли проверяют на саранче, то во Франции на тот же навык натаскивают бурых лесных муравьёв. Эксперименты проводили в Национальном центре научных исследований (CNRS). Учёные выращивали «в пробирке» опухолевые клетки двух форм рака груди и тренировали муравьёв определять их по летучим органическим соединениям, отделяя от здоровых. Обучение заняло всего несколько попыток.
«В плане способностей замечать запахи муравьи оказались не хуже собак, которые являются самыми известными “биодетекторами”, — пишут авторы работы в научной статье. — А в некоторых аспектах муравьи превосходят собак, поскольку требуют меньше времени на обучение (полчаса вместо 6-12 месяцев) и средств на содержание (мёд и замороженные насекомые дважды в неделю). Простой протокол тренировки может реализовать любой человек после пары дней обучения».
Правда, «срок службы» одного обученного муравья ограничен: как показал эксперимент, его можно использовать до 9 раз, после чего обонятельные способности насекомого деградируют. Тогда, говорят учёные, нужно переходить к следующему.
Несмотря на отличные результаты исследования, пока не совсем понятно, как этот метод диагностики использовать в клинической практике.
Крыса против взрывчатки
Несмотря на то, что собак массово использовали во время войны для oбнapужeния мин, сапёры из них выходят не всегда надёжные. Найдя взрывчатку, собака может начать радоваться и совершить лишнее движение. Или нечаянно наступить на мину, а её вес вызовет срабатывание устройства.
Поэтому учёные натаскивают на этот навык других, более простых в работе животных — крыс. Вес их невелик, кормить и перевозить их проще, чем собак. Они быcтpee рaзмнoжaютcя и обучаются, к тому же нe пpивязывaютcя к xoзяину и мoгут paбoтaть c кeм угoднo.
В Бельгии есть организация, которая специализируется на дрессуре гамбийских хомяковых крыс. Их учат определять взрывчатые вещества по запаху и подавать определённый сигнал. Такие помощники оказались незаменимы в странах, где недавно велись боевые действия и в земле осталось лежать много снарядов и противопехотных мин. Так, с 2000 года учёные подготовили три десятка грызунов, которые помогали обезвреживать территории в Moзaмбикe и Taнзaнии.
Пару лет назад британские зоозащитники даже наградили золотой медалью (высшей наградой Великобритании для животных) самца крысы по клике Магава. Он участвовал в разминировании территории Камбоджи, где после продолжительной гражданской войны осталось огромное количество неразорвавшихся боеприпасов. За годы своей службы грызун помог обнаружить 71 противопехотную мину и несколько десятков снарядов. Правда, в январе этого года Магава умер, но не от взрывчатки, а от старости. Ему было уже 8 лет.