Nghiên cứu sử dụng khứu giác của loài ong

Một số loài côn trùng, như là ong, có khứu giác cực kỳ nhạy đến mức chúng có thể đánh hơi được mùi nhẹ nhất (dù là chỉ có vài phân tử mùi) trong một căn phòng. Do dó, các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến ý tưởng huấn luyện côn trùng để dò tìm và phát hiện nhiều loại hóa chất khác nhau, từ chất kích thích methamphetamine cho đến các thành phần chất nổ.

Thậm chí, côn trùng còn có thể sử dụng khứu giác để chẩn đoán một cách hiệu quả nhiều bệnh như là đái tháo đường và lao phổi.

Nhà khoa học nữ Susana Soares đã thiết kế thành công một dụng cụ tinh tế sử dụng ong mật để phát hiện nhiều bệnh, bao gồm các khối u ung thư phổi và buồng trứng.

Huấn luyện ong mật dò mìn ở Croatia

Ngoài vẻ đẹp của những hồ trên núi xanh thẳm và những cánh rừng thơ mộng, Croatia cũng là vùng đất mang nặng những bãi mìn chết người chiếm diện tích khoảng 750 km vuông do cuộc chiến tranh Balkan trong thập niên 1990 để lại. Trong đầu Mirjana Filipovic vẫn còn ám ảnh vụ mìn nổ giết chết người bạn trai và cắt đứt chân trái của chị trong chuyến đi câu cá cách đây gần một thập niên. Vụ tai nạn xảy ra trong một cánh đồng được cho là bãi mìn do chiến tranh để lại.

Ong mật được huấn luyện để phát hiện chất nổ.

Hiện nay, những con ong mật sẽ thay thế con người để ngăn chặn những thảm kịch tương tự tiếp tục xảy ra. Các nhà nghiên cứu Croatia đang cố gắng huấn luyện ong mật thực hiện nhiệm vụ nguy hiểm là dò tìm những quả mìn chưa nổ - đặc biệt với chất nổ TNT - trên khắp đất nước và phần còn lại của Bán đảo Balkan. Nikolai Kezic, giáo sư Đại học Zagreb và chuyên gia về hành vi loài ong mật, cùng với một nhóm nhà khoa học trẻ tuổi thực hiện nghiên cứu khá thực tiễn về ong mật - côn trùng có khứu giác hoàn hảo có thể nhanh chóng dò thấy mùi của chất nổ.

Kezic lãnh đạo một phần trong chương trình trị giá nhiều triệu euro, gọi là "Tiramisu", được Liên minh châu Âu (EU) tài trợ để dò tìm những quả mìn chưa nổ trên lục địa.

Kezic cho biết: "Chúng ta có thể huấn luyện một con ong đánh hơi chất nổ, nhưng huấn luyện cho một đàn gồm hàng ngàn con ong là cả vấn đề". Giới chức Croatia đánh giá từ khi nổ ra chiến tranh ở bán đảo Balkans năm 1991, có khoảng 2.500 người mất mạng vì mìn nổ. Trong cuộc chiến tranh kéo dài 4 năm, khoảng 90.000 quả mìn được chôn ở khắp nơi trên đất nước Croatia, phần lớn là được chôn ngẫu nhiên mà không hề có kế hoạch hay lập bản đồ vị trí chính xác của chúng.

Nikola Kezic, giáo sư Đại học Zagreb và chuyên gia về hành vi loài ong mật.

Dijana Plestina, lãnh đạo cơ quan gỡ mìn của chính quyền Croatia, cho biết những bãi mìn chưa được phát hiện đe dọa trầm trọng cuộc sống của người dân cũng các ngành như nông nghiệp và du lịch. Trong gần 2 thập niên sau khi chiến tranh chấm dứt, mìn nổ giết chết 316 người, bao gồm 66 người gỡ mìn.

Pleatina nhấn mạnh: "Dĩ nhiên, điều đó không thể chấp nhận được. Chúng ta vẫn còn chưa là đất nước hòa bình khi mà vấn đề chưa được giải quyết rốt ráo". Năm 2004, Filipovic và bạn trai đi câu cá ở một con sông nằm giữa Croatia và Bosnia. Filipovic, 41 tuổi, kể: "Khi chúng tôi nắm tay nhau quay về thì bạn trai giẫm phải quả mìn. Một tiếng nổ khủng khiếp, điếc tai vang lên… hàng ngàn mảnh kim loại bay tứ tung và hàng trăm mảnh ghim vào người tôi. Bạn trai tôi nằm chết cách đó vài mét, còn tôi nằm trong vũng máu".

Sau đó, Filipovic kiện chính quyền Croatia vì rõ ràng khu vực không có biển báo cảnh báo về bãi mìn. Sau vụ trúng mìn, Filipovic bị mất thị giác. Tuy nhiên, tòa án Croatia hiện vẫn chưa quyết định khoản tiền bồi thường cho Filipovic.

Kezic cho biết các nhà khoa học Mỹ từng có nghiên cứu ong dò mìn, nhưng TNT - chất nổ được sử dụng phổ biến nhất trong chiến tranh Balkan - không nằm trong thí nghiệm của họ. Chuột và chó cũng được sử dụng để dò mìn trên thế giới, song sức nặng của chúng có thể gây nổ mìn. Thậm chí, sau khi những chuyên viên gỡ mìn đã hoàn thành công việc trong khu vực bãi mìn, một số quả mìn có thể vẫn bị sót lại và gây chết người bất cứ lúc nào.

Khi thí nghiệm với ong mật được chứng minh thành công, chúng sẽ được triển khai trong bãi mìn đã được dọn sạch và mọi chuyển động của chúng được theo dõi bằng các camera tầm nhiệt. Kezic cho biết: "Chúng tôi không khẳng định sẽ phát hiện mọi quả mìn trong bãi mìn, nhưng có thể kiểm tra xem bãi mìn có thật sự được dọn sạch hay chưa. Trên thực tế, không có bãi mìn nào được dọn sạch cả và đó sẽ là nơi mà ong dò mìn làm việc".

Ong mật đánh hơi phát hiện bệnh

Dụng cụ bằng thủy tinh của Susana Soares, gọi là "Bee's", có hình dáng như quả cầu khuyết bao gồm ngăn nhỏ nằm gọn trong ngăn lớn hơn. Sau khi được huấn luyện đánh hơi một mùi đặc biệt với phần thưởng là đường ngọt, một đàn ong mật được thả vào dụng cụ chẩn đoán qua một lỗ cửa nhỏ. Bệnh nhân chỉ cần thổi hơi vào ngăn nhỏ của dụng cụ và chờ phản ứng của đàn ong để biết mình có bệnh hay không.

Dự án bắt đầu vào năm 2007 khi Soares nghiên cứu về khả năng khứu giác phi thường của loài ong nói chung. Sau khi tham khảo ý kiến của các nhà nghiên cứu khác trong lĩnh vực này, Soares biết rằng một số bệnh, như ung thư phổi (làm biến đổi cấu tạo dịch trong cơ thể), sẽ phát ra các hợp chất mùi phát tán qua nước tiểu hay đôi khi máu.

Một số nhà khoa học đã sử dụng nhiều phương pháp kết hợp với giác quan để phân định các "dấu ấn sinh học" này. Ví dụ như các nhà khoa học ở bang Philadelphia (Mỹ) đã cố gắng huấn luyện những con chuột để phát hiện "mùi" của bệnh ung thư phổi. Chó cũng được huấn luyện để đánh hơi bệnh ung thư buồng trứng.

Dụng cụ "Bee's" của Susana Soares.

Trong khi đó, một số nhà khoa học khác tập trung nghiên cứu thiết kế "mũi nhân tạo" mô phỏng khả năng khứu giác của động vật để nhận diện các dấu ấn sinh học mà mũi người không thể dò ra. Các nghiên cứu cho thấy chó đã qua huấn luyện ngửi được mùi đặc biệt với độ chính xác là 71%, trong khi thời gian huấn luyện cần thiết là ít nhất 3 tháng. Nhưng với loài ong thì độ chính xác tăng đến 98% mà thời gian huấn luyện chỉ kéo dài… khoảng 10 phút!

Dụng cụ chẩn đoán bệnh của nhà khoa học nữ người Bồ Đào Nha Susana Soares có dạng cong cho phép người sử dụng dễ dàng đưa đàn ong vào bên trong và sau đó đưa chúng ra ngoài một cách an toàn bằng máy hút. Dụng cụ cũng được thiết kế khéo léo để không gây cản trở cho sự di chuyển của đàn ong bên trong.

Dự án của Susana Soares chỉ nhận được sự quan tâm từ xa của một nhóm nhỏ các tổ chức từ thiện cho nên hiện nay "Bee's" của bà vẫn còn là dụng cụ trong phòng thí nghiệm để chứng minh "mối quan hệ cộng sinh" giữa con người với tự nhiên và cách thức mà "công nghệ và khoa học có thể thúc đẩy mối quan hệ này trở nên gắn bó với nhau hơn" như thế nào. Soares cho rằng hiện nay trên thế giới chỉ có 4 phòng thí nghiệm chuyên tâm nghiên cứu côn trùng để chẩn đoán bệnh nơi con người.

Glen C. Rains, nhà côn trùng học và giáo sư nông nghiệp Đại học Georgia (Mỹ), cũng gặp nhiều thách thức khi phát triển dụng cụ tương tự gọi là "Wasp Hound" sử dụng đàn ong vò vẽ gồm 5 con để dò tìm sự hiện diện của những mùi đặc biệt (ma túy, chất nổ …), bao gồm pheromone của loài rệp. Hệ thống của Rains sử dụng một camera để ghi nhận hành vi của ong vò vẽ và sau đó dữ liệu được phân tích bằng phần mềm vi tính

Sau hơn một thập niên phát triển, Rains đã tìm được đối tác là công ty công nghệ hàng không vũ trụ Bennett Aerospace để mở rộng phạm vi ứng dụng của "Wasp Hound". Mặc dù gặp nhiều khó khăn trong nỗ lực thương mại hóa dụng cụ "Bee's", Susana Soares vẫn không nản chí vì tin rằng dự án có thể cứu sống nhiều mạng người và bà tuyên bố sẵn sàng nói chuyện với bất cứ ai thực sự quan tâm đến nó.

Di An (tổng hợp)