Znajdź zawartość

Przez jakiś czas pszczoły kojarzyły się przede wszystkim z miodem, jednak od jakiegoś czasu ludzie wykorzystują je jako coraz bardziej wszechstronne czujniki. Zaczęło się od wykrywania materiałów wybuchowych, teraz przyszła kolej na gruźlicę. Max Suckling z University of Canterbury oceniał przydatność odruchu wysuwania ssawki (ang. proboscis extension reflex, PER) w odpowiedzi na 3 zidentyfikowane wcześniej w hodowlach prątków gruźlicy związki: 1) nikotynian metylu, 2) fenylooctan metylu oraz 3) p-anyżan metylu. Zauważył, że pszczoły wykrywały 2. i 3. związek w 8 rzędach wielkości. Dość powiedzieć, że w przypadku p-anyżanu metylu za dolną granicę reakcji uznano 0,1 pg. Podczas eksperymentów lotne związki prezentowano owadom na papierowych filtrach. Nowozelandczycy uczą pszczoły kojarzenia zapachu wydzielanego przez prątki gruźlicy ze słodką nagrodą. Ponieważ to warunkowanie klasyczne, w przyszłości mają wysuwać ssawkę w odpowiedzi na podrażnienie czułków przez wymienione wcześniej związki "zapachowe" Mycobacterium tuberculosis. Obecnie gruźlicę diagnozuje się za pomocą drogich testów, a ponieważ wiele nowych przypadków występuje w biednych rejonach świata, wynalezienie tańszej, nieinwazyjnej alternatywy wydaje się bardziej niż pożądane.

Wielkoszczury (Cricetomys gambianus), które dotąd trenowano w wykrywaniu materiałów wybuchowych czy zakopanych min lądowych, mogą się przydać w biednych krajach afrykańskich do rozpoznawania gruźlicy. Jak ujawniono w artykule opublikowanym na łamach grudniowego American Journal of Tropical Medicine and Hygiene, gryzonie te wykryły kilkaset próbek plwociny z prątkami gruźlicy, które zostały pominięte podczas standardowego badania mikroskopem. Wytrenowanie hodowlanych wielkoszczurów pod kątem wykrywania gruźlicy zajmuje od 5 do 6 miesięcy. Alan Poling z Western Michigan University podkreśla, że nauka nie udaje się w przypadku schwytanych dzikich zwierząt. Są oporne i zdecydowanie nie chcą współpracować... Wielkoszczurom prezentuje się próbki śliny z prątkami gruźlicy przez otwory wycięte w dnie klatki. Jeśli zatrzymają się na 5-sekundowe wąchanie, dostają banana. Za zajmowanie się niewłaściwą próbką nie ma, oczywiście, nagród. Pod koniec nauki gryzoń może wąchać całe ciągi otworów, które przesuwają się w tempie chodzenia zwierzęcia. Podczas testów w Tanzanii zespół Polinga zebrał próbki śliny od ponad 10 tys. osób. W wyniku oględzin pod mikroskopem znaleziono ok. 1400 chorych z gruźlicą. By zapobiec ewentualnym zakażeniom, próbki z prątkami poddano działaniu ciepła i ciśnienia. Gdy potem zwierzęta wąchały próbki, wytypowały ponad 90% oznakowanych jako TB-pozytywne próbek. Dodatkowo wielkoszczury wskazały na obecność patogenów w plwocinie ponad 1400 kolejnych osób. Dokładniejsze badanie pod mikroskopem potwierdziło gruźlicę u 620 nieujętych wcześniej w spisie chorych ludzi. O ile więc laboratorium ujawniło gruźlicę u 13% badanych, o tyle wielkoszczury podniosły ten odsetek do ponad 19%. Poling uważa, że wskazania szczurów nie musiały być fałszywie pozytywne. To, że drugie badanie pod mikroskopem nie ujawniło bakterii u pozostałych 780 osób, nie oznacza, że ich tam nie ma. W grę mogą wchodzić choćby ograniczenia aparatu wzrokowego laborantów, którzy nie są w stanie dostrzec bardzo niskich stężeń prątków. Amerykanie korzystają z testów DNA, by potwierdzić wyniki uzyskane przez szczury i obsługę mikroskopów. Ponieważ koszt ich wykorzystania wynosi 20 dolarów na próbkę, krajów Trzeciego Świata nie będzie na to stać. Szczury spełniające ostrzejsze normy trafności są na pewno lepsze.

Analizując głosy ludzi, którzy wydawali się po prostu dobrze bawić w gronie znajomych, zespół Adama Vogla z Uniwersytetu w Melbourne opracował nową technikę pomiaru zmęczenia. W artykule, który ukazał się w piśmie The Journal of the Acoustical Society of America, zaprezentowano widoczne w mowie skutki podtrzymywania stanu czuwania. Australijczycy przedstawili też zastosowanie techniki akustycznej analizy mowy do obrazowania wpływu zmęczenia na ośrodkowy układ nerwowy. Nie jest to osiągnięcie czysto teoretyczne, ponieważ skorzystają na nim pracownicy zmianowi czy dowódcy wojskowi, którzy muszą odpowiednio zarządzać zmęczeniem swoich podwładnych. Rośnie zainteresowanie rozwijaniem obiektywnych, nieinwazyjnych systemów, które można by zastosować do wspomagania wykrywania i zarządzania zmęczeniem zarówno w sytuacjach związanych diagnozowaniem stanu zdrowia, jak i w pracy – podkreśla Vogel. Ocena cech odróżniających w danym momencie głos od jego wypoczętej (normalnej) wersji pozwoliłaby lekarzowi zadecydować o tym, czy dana osoba nadaje się do pracy. Byłby to również doskonały sposób monitorowania zmęczenia w testach klinicznych, gdzie zachowanie czujności jest podstawą. W studium Australijczyków wzięło udział 18 młodych dorosłych. Co 2 godziny dostarczali oni próbki mowy – były to przedłużone samogłoski oraz zadania polegające na liczeniu i czytaniu. Naukowcy z antypodów przyglądali się m.in. długości pauz oraz ogólnemu czasowi ukończenia zadania. Okazało się, że wraz ze wzrostem zmęczenia mowa zwalnia i zwiększają się skoki w wysokości wydawanych dźwięków. Dzieje się tak, ponieważ mamy wtedy słabszą kontrolę nad mięśniami aparatu mowy.

W Hiszpanii opracowano molekularną metodę wykrywania w mięsie ryb larw nicieni z rodzaju Anisakis, a także Contracoecum i Pseudoterranova. Ich spożycie prowadzi do choroby pasożytniczej nazywanej anisakiozą, która najczęściej występuje w rejonach świata, gdzie jada się ryby surowe, solone, wędzone na zimno, suszone i w lekkiej zalewie, np. w sosie winegret. Objawy w postaci bólu brzucha, nudności i wymiotów mogą wystąpić już po kilku godzinach od zjedzenia zarażonej ryby. Ponieważ dochodzi do zajęcia ściany jelita przez larwy, po 1-2 tyg. rozwija się silny odczyn zapalny, a nawet pojawiają się symptomy przypominające chorobę Leśniowskiego-Crohna. Dla niektórych osób zjedzenie potrawy rybnej z wkładką może być naprawdę niebezpieczne. Dzieje się tak za sprawą reakcji anafilaktycznej na toksyny uwalniane przez pasożyty do tkanek zwierzęcia. Dotąd larwy z rodzaju Anisakis wykrywano gołym okiem, za pomocą transiluminacji tkanek (przepuszczania promieni świetlnych) oraz trawienia sztucznym sokiem żołądkowym. Tradycyjnych technik nie dało się jednak zastosować do bardzo dużych gatunków lub produktów przetworzonych. Nowa [molekularna] metoda cechuje się dużą swoistością w stosunku do rodzajów Anisakis, Pseudoterranova, Contracaecum i Hysterothylacium, a także bardzo wysoką czułością, ponieważ pozwala wykryć w analizowanym produkcie nawet bardzo niewielką ilość pasożyta (0,05 pg). Jest szybką i skuteczną techniką i w odróżnieniu od poprzedniczek, da się ją zastosować w odniesieniu do wszystkich produktów rybnych bez względu na stopień przetworzenia – podkreśla Montserrat Espiñeira z organizacji non-profit Asociación Nacional de Fabricantes de Conservas de Pescados y Mariscos (ANFACO-CECOPESCA). Za największą liczbę zakażeń odpowiadają Anisakis simplex i Pseudoterranova decipiens, a w mniejszym stopniu zagrażają nam Contracaecum osculatum i Hysterothylacium aduncum. Larwy występują w mięsie i narządach wewnętrznych, np. wątrobie, głowonogów (kałamarnic i mątw) i ryb, m.in. dorszy, morszczuków, tuńczyków, sardynek, łososi, śledzi, turbotów, halibutów, witlinków, rdzawców i czarniaków. Częstość występowania pasożytów z rodzaju Anisakis i stopień spasożytowania są bardzo zróżnicowane i zależą od wielu czynników, w tym obszaru geograficznego, pory roku i gatunku żywiciela. Człowiek jest jedynie żywicielem przypadkowym, ponieważ naturalnymi żywicielami ostatecznymi nicieni pozostają gustujące w rybach walenie. Tak czy inaczej warto wystrzegać się sushi, sashimi czy sałatki ceviche z niepewnych źródeł i pamiętać o zapewnieniu podczas gotowania temperatury powyżej 60 stopni Celsjusza.

Robert Curtis z Petrel Biosensors – odnogi Woods Hole Oceanographic Institution – opracował nową tanią metodę wykrywania zanieczyszczających wodę toksyn. Wystarczy wpuścić do niej pierwotniaki i obserwować ich sposób pływania. Naukowiec wykorzystał fakt, że pierwotniaki są często pokryte rzęskami (łac. cilia). Związki rozpuszczone w wodzie mogą wpływać na transport wapnia do rzęsek, co oznacza, że różne substancje różnie zmieniają styl pływacki drobnych organizmów. Amerykanie umieszczali Protozoa w roztworach testowych przygotowanych w oparciu o kilka rozpowszechnionych toksyn. Za pomocą kamer utrwalili wzorce przemieszczania się pierwotniaków. Teraz ekipa Curtisa pracuje nad urządzeniem, które na podstawie algorytmów dopasowuje sposób pływania do ewentualnej toksyny. Można zobaczyć unikatowe wzorce przemieszczania się, dlatego da się stwierdzić, czy jest to metal ciężki, czy toksyna fosfoorganiczna – podkreśla Curtis. Urządzenie ma kosztować ok. 15 tys. dolarów, a zbadanie jednej próbki, co zajmie jedynie pół minuty, to wydatek rzędu 1-2 dolarów.

Ludzie są szczególnie biegli w identyfikowaniu oszustw. Wspiera to teorię, zgodnie z którą oprócz ogólnej zdolności do wnioskowania, natura, a właściwie ewolucja wyposażyła nas w systemy pozwalające prowadzić skuteczne rozumowania dotyczące ważnych kwestii, np. kłamstwa (Proceedings of the National Academy of Sciences). Wytropienie osób niegodnych zaufania jest istotne z tego względu, że czyjaś nieuczciwość niweczy stosunki społeczne nawiązywane i podtrzymywane w celu wymiany dóbr i czerpania obopólnych korzyści. Aby sprawdzić, czy nasz gatunek naprawdę dysponuje układem wykrywania oszustwa, zespół Ledy Cosmides z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara zaprosił ochotników do rozwiązania zadania selekcyjnego Wasona, służącego do badania rozumowania warunkowego. Wolontariusze mieli poszukiwać informacji, która pozwoliłaby obalić przedstawiony im okres warunkowy (Jeśli P, to Q, gdzie P i Q oznaczają zdania). Psycholodzy poprosili studentów o wyobrażenie sytuacji, że nadzorują pracowników segregujących podania o przyjęcie do dwóch szkół: dobrej z okręgu, gdzie podatki szkolne są wysokie, i do słabej z jednakowo zasobnego, ale nisko opodatkowanego okręgu. Sorterzy musieli się stosować do reguły: "jeśli uczeń jest przyjmowany do dobrej szkoły, to musi mieszkać w wysoko opodatkowanym regionie". W połowie przypadków badanym powiedziano, że ludzie segregujący dokumenty sami mają dzieci ubiegające się o miejsce w szkołach, dlatego mają powód, by oszukiwać. W pozostałych przypadkach studentów informowano, że pracownicy są po prostu roztargnieni i z tego tytułu czasem popełniają małe błędy. Następnie badanych pytano, jak będą sprawdzać, czy segregujący nie łamią zasady. Cosmides ustaliła, że kiedy superwizorzy sądzili, że sprawdzają osoby popełniające małe błędy, tylko 9 na 33 (czyli 27%) podało właściwą odpowiedź: zamierzali poszukać ucznia przyjętego do dobrej szkoły, który nie mieszkał w wysoko opodatkowanym okręgu. Kiedy badani byli nastawienie na zdemaskowanie oszustwa, prawidłowo reagowało aż 68% grupy (23 osoby z 34). Wg Amerykanów, oznacza to, że ludzie są lepiej przystosowani do wykrywania oszustwa niż zwykłego łamania zasad. Jakakolwiek wskazówka, że mamy do czynienia z niewinną pomyłką, wyłącza mechanizm detekcji. Cosmides przekonuje, że takiego wyniku należałoby się spodziewać, gdyby dobór naturalny faworyzował specyficzną umiejętność (w takim przypadku wymogi zadania określają specyficzne strategie adaptacyjne), nie zgadzają się jednak z tym, jak selekcja powinna wyglądać, gdyby brać pod uwagę wyłącznie inteligencję ogólną.

Niezwykle prosty w budowie system liczący komórki został opracowany na Uniwersytecie Kalifornijskim. Zestaw, którego sercem jest układ stosowany powszechnie w aparatach cyfrowych, pozwala na rozróżnienie i policzenie różnych typów komórek obecnych w próbce. Opracowane urządzenie jest konstrukcją nie tylko prostą, lecz także wyjątkowo kompaktową - składa się ono z zaledwie kilku prostych elementów. Co więcej, przeznaczona do analizy próbka nie musi być w żaden sposób przygotowana do testu, co skraca i upraszcza procedurę. Istnieje w związku z tym duża szansa na wykorzystanie systemu np. do oceny czystości mikrobiologicznej wody lub do wykonywania niektórych badań medycznych w warunkach polowych lub w krajach Trzeciego Świata. Wykonanie analizy jest bardzo proste. Badany materiał, czyli np. kroplę wody lub krwi, umieszcza się na szklanej płytce umieszczonej nad detektorem światła stosowanym powszechnie w cyfrowych aparatach fotograficznych, a następnie oświetla za pomocą prostej lampy. To, co rejestrujemy, to nie obraz, lecz sygnatura dyfrakcyjna, opisuje dr Aydogan Ozcan, twórca urządzenia. Naukowiec ma tu na myśli charakterystyczny sposób uginania się światła po przejściu przez komórki określonego typu. Gdy aparat wykona fotografię pojedynczej próbki, jest ona porównywana z biblioteką znanych sygnatur dyfrakcyjnych, co pozwala na zaklasyfikowanie komórek do określonych grup oraz ich zliczenie. Wykonywane kalkulacje są na tyle proste, że może je wykonywać nawet telefon komórkowy. W przeciwieństwie do tradycyjnych mikroskopów, opracowany sensor nie pozwala na uzyskanie precyzyjnych obrazów, lecz wyeliminowanie skomplikowanego układu optycznego pozwala na radykalne obniżenie kosztu produkcji maszyny. Jakość obrazu jest jednak, oczywiście, wystarczająca do wykonania precyzyjnego pomiaru. Dotychczas większość podobnych testów wykonywano z użyciem cytometrów przepływowych - niezwykle złożonych maszyn kosztujących kilkaset tysięcy złotych. Mają one ogromne możliwości wykonywania różnorodnych pomiarów, lecz w przypadku prostych analiz często jest to zwyczajnie niepotrzebne. Co więcej, cytometry to duże i ciężkie urządzenia, których z pewnością nie można nazwać przenośnymi, w przeciwieństwie do maszyny zaprojektowanej na Uniwersytecie Kalifornijskim. Pomimo kompaktowych rozmiarów wydajność prototypu jest stosunkowo wysoka. Pozwala on na wykrycie do stu tysięcy komórek w próbce o powierzchni 20 centymetrów kwadratowych w czasie jednej sekundy. Wystarcza to w zupełności np. do wykonania standardowej oceny morfologii krwi. Komórki są liczone z dokładnością ok. 10%, wystarczającą dla większości tego typu pomiarów. Wynalazek wzbudził już zainteresowanie innych naukowców. Pracujący na tej samej uczelni dr Alexander Revzin rozpoczął współpracę z dr. Ozcanem nad opracowaniem kieszonkowego urządzenia zdolnego do analizy krwi pod kątem liczebności limfocytów T. Pomiar ten jest niezwykle istotny dla oceny stopnia zaawansowania nabytego zespołu utraty odporności (AIDS). Podstawowym celem naukowców jest opracowanie systemu pozwalającego na niesienie pomocy pacjentom w krajach ubogich, lecz dr Rezvin nie wyklucza rozwinięcia tego pomysłu: [przyrząd] nie musi być używany wyłącznie w Afryce, jeżeli będzie to solidna technologia. Prototyp urządzenia zaprojektowanego w Kalifornii został już przetestowany w warunkach laboratoryjnych. Kolejnym etapem badań będzie zintegrowanie go z telefonem komórkowym - wbudowany weń aparat fotograficzny wykonywałby zdjęcia badanych próbek, a dalszy rozwój projektu wymaga jedynie dobudowanie podzespołów odpowiedzialnych za analizę obrazu oraz ładowanie szkiełek mikroskopowych do urządzenia.

Naukowcy chcą ulepszyć sposoby poszukiwania ukrytych grobów. Zidentyfikowano 30 związków chemicznych, wydzielanych przez zakopane ciało. Badacze zamierzają wykorzystać swoje odkrycia w treningu psów, a także do skonstruowania sztucznego nosa, używanego przez antropologów i archeologów. W opisywanych działaniach liczy się jedno: szybkość działania. Im prędzej znajdzie się grób, tym więcej dowodów można zgromadzić — wyjaśnia Arpad Vass, antropolog i chemik z Oak Ridge National Laboratory w Tennessee. Na powierzchni blisko 1,2 ha pochowano 30 ciał w różnym stanie rozkładu. Przez 4 lata zespół Vassa zajmował się czymś bardzo niemiłym: identyfikowaniem wydzielanych przez nie zapachów. Ludzkie szczątki były ofiarowywane nauce albo przez najbliższą rodzinę, albo przez samego zmarłego. Umieszczone nad grobem oraz w ziemi pod i nad ciałem perforowane rurki zbierały ulatniające się gazy. Następnie były one analizowane w laboratorium. Rozkładające się tkanki wydzielają 478 różnych związków chemicznych. Kiedy ciało było zakopane na głębokości ok. 45 cm, mijało 17 dni, zanim zapachy stawały się wykrywalne na powierzchni. Według statystyk FBI, przeciętny ukryty grób znajduje się na głębokości mniej więcej 61-76 cm. W opisywanym projekcie udowodniono, że zapach ciała można wykryć nawet w 17 lat po jego ukryciu. Nawet kości mają swoją woń. Co więcej, na podstawie zapachu można rozróżnić poszczególne gatunki zwierząt. Ekipa Vassa wyodrębniła 30 prostych cząsteczek, które wykrywa się zawsze, bez względu na rodzaj gleby i głębokość pochówku. Najbardziej interesujące są związki fluorowane. Myślimy, że picie przez całe życie wody z fluorem powoduje, że pierwiastek ten odkłada się w naszych tkankach oraz kościach. Kiedy ciało się rozkłada, wydzielają się łatwo wykrywalne składniki, a ponieważ są bardzo lekkie, bez problemu przedostają się przez ziemię. Policja korzysta z usług specjalnie wytresowanych psów. Są one jednak żywymi istotami, które po prostu się męczą, a dokładność wyszukiwania nie jest taka sama u wszystkich osobników. Ekipy poszukiwaczy dość często pomijają natomiast niektóre obszary.