211service.com
Bijen gebruiken om bommen te detecteren
Vorige week hebben wetenschappers van Nationaal laboratorium Los Alamos , in New Mexico, gonsde van de resultaten van een rigoureus onderzoek naar geavanceerde bomdetectoren. Hun onderzoek suggereert dat ingeperkte bijen kunnen worden gebruikt om vluchtige stoffen zoals TATP te identificeren, de primaire aanklacht die verband houdt met het terroristische complot van afgelopen zomer. Deze zeer betrouwbare en nauwkeurige next-wave detectoren zijn goedkoop te produceren en gemakkelijk te trainen.
Los Alamos-wetenschappers kijken naar honingbijen in hun zoektocht naar een betere bomdetector.
Entomologen weten al lang dat honingbijen kunnen worden getraind om veel geuren te detecteren, waaronder de olfactorische voetafdrukken van dodelijke explosieven. Dit laatste onderzoek versterkt die bevindingen en suggereert een aanpak die nuttig zou kunnen zijn voor het vinden van stoffen in bevolkte gebieden.
Timothy Haarmann, hoofdonderzoeker van het Los Alamos-project (officieel het Stealthy Insect Sensor Project genoemd), zegt dat hij en zijn collega's bijen hebben getraind om hun proboscises - buisvormige organen die worden gebruikt om de nectar uit bloemen te zuigen - uit te breiden in aanwezigheid van explosieven. Wanneer de slurf wordt uitgeschoven, lijkt de bij zijn tong uit te steken.
Het trainen van 50 bijen vereist slechts twee of drie uur met deze traditionele aanpak, die profiteert van de aantrekkingskracht van een insect op suikerwater. Als je suikerwater [voor bijen] omhoog houdt, steken ze hun slurf uit, zegt Haarmann.
Door een doelstof te combineren met suikerwater en de verbinding vervolgens aan de bij te presenteren, manipuleren de onderzoekers de insecten om een duidelijke geur te herkennen. Aan het einde van de sessie breiden succesvol getrainde bijen hun slurf uit naar explosieven.
Bijen die op één dampconcentratie zijn getraind, herkennen gemakkelijk lagere doses. Chemicus Robert Wingo, die aan het project werkt, zegt dat de bijen gevoeliger bleken te zijn dan veel geavanceerde kunstmatige apparaten. Ze kunnen TATP detecteren, en de instrumenten die ik in het lab heb, kunnen TATP niet detecteren, zegt hij.
Honingbijen kunnen ook explosieven plukken uit meer gecompliceerde boeketten, zoals de talloze geuren die een typisch mens omringen. Getrainde bijen kunnen explosieven identificeren waarvan de geur werd gemaskeerd door lotions, okseldeodoranten en tabaksproducten, zegt Wingo. Tot onze verbazing zijn de bijen in staat om TNT in motorolie uit te pikken … Zelfs in de aanwezigheid van insectenwerend middel kunnen we ze trainen om TNT te detecteren.
In het systeem van Haarmann zitten de bijen in buisjes, zodat hun slurf gemakkelijk kan worden gecontroleerd. Helaas gaat een ingesloten bij maar ongeveer twee dagen mee. We merken dat je na ongeveer 48 uur een hoog sterftecijfer begint te krijgen, zegt Haarmann. Opgesloten zitten valt hen zwaar. Bovendien blijken niet alle bijen in staat om explosieven te detecteren. Net als honden zijn sommige insecten met meer succes getraind dan andere. We beschouwen bijen graag als deze aardige kleine robots, maar er waren bepaalde bijen die het beter deden dan andere, zegt Haarmann.
Jerry Bromenshenk, een onderzoeker bij de afdeling biologische wetenschappen van de Universiteit van Montana, is een van de pioniers van bijendetectiesystemen. Hij heeft bijenkolonies getraind om explosieven, methlabs en dode lichamen op te sporen, maar hij gebruikt een andere aanpak. Bromenshenk werkt voornamelijk met vrij vliegende bijen die in grote buitenruimtes mogen rondlopen. Wanneer de bijen de geur van het doelwit detecteren, hebben ze de neiging om te vertragen en rond het gebied te cirkelen. Met behulp van audio-, video- en lasersystemen kunnen Bromenshenk en collega's de vluchtpatronen van duizenden getrainde bijen analyseren en een dichtheidskaart maken die de meest waarschijnlijke locaties van de doelstof aangeeft. Met tienduizenden bijen die zoeken, kunnen ze snel een gebied van een mijl verkennen.
Maar volgens Bromenshenk heeft Haarmann's bee in a box-benadering nog steeds zijn plaats.
Vrij vliegende bijen werken niet goed op luchthavens, zegt hij.
Jim Tumlinson, een entomoloog en de directeur van de Centrum voor Chemische Ecologie, aan de Pennsylvania State University , zegt dat de grootste belemmering voor het inschakelen van echte insecten als geavanceerde sensoren het vinden van een praktische manier is om dit gedrag te gebruiken.
Tumlinson, die niet meewerkte aan het Los Alamos-project, heeft onderzoek gedaan naar de biomechanismen van bolkevers en sluipwespen. Hij ziet meer potentie in een biometische benadering, waarbij onderzoekers inspiratie uit de natuur halen om door de mens gemaakte systemen te ontwikkelen. Momenteel werkt hij met een multidisciplinair team van wetenschappers aan de ontwikkeling van een mechanische sensor die de werking van een insectenantenne nabootst.
Verhuizen van het laboratorium naar de echte wereld kan ingewikkelde obstakels met zich meebrengen, zegt hij. Als je in het laboratorium bent, kun je deze insecten redelijk betrouwbaar laten reageren, zegt Tumlinson. In elke veldsituatie zijn de omstandigheden moeilijk te controleren. Het wordt veel moeilijker. Maar, zegt hij, de hoge gevoeligheid van deze insecten is te fascinerend om te negeren.
Het is heel verleidelijk om te denken dat we er iets mee kunnen doen, en misschien kunnen we dat ook, zegt hij. We zijn bezig zoveel mogelijk te leren over hoe natuurlijke systemen werken.
Haarmann en zijn team hebben veldproeven uitgevoerd en hij gelooft dat een door een bijen aangedreven bomdetector slechts een jaar verwijderd kan zijn. Hij stelt zich op afstand bestuurbare robots op slagvelden voor die in staat zijn een klein leger honingbijen naar een vermoedelijk IED (geïmproviseerd explosief) of autobom te vervoeren. Als de bijen hun tong uitsteken, is er een bom in de buurt.
Je verliest een paar bijen, en dat vind ik verontrustend, zegt Haarmann, die zijn eigen bijenkorven houdt en in Zuid-Amerika les gaf in het houden van bijen. Maar ik ben de enige die gestoord is.
Wingo, die voor dit project nog nooit met bijen had gewerkt, schat dat hij honderden steken heeft gekregen tijdens de onderzoeksperiode van 18 maanden. Het is buitengewoon interessant gebleken, zegt hij, maar gestoken worden is niet leuk.