Ученые за 10 минут научили обычных лесных муравьёв "вынюхивать" раковые опухоли

Результаты недавно опубликованного исследования указывают на то, что некоторые виды муравьев способны идентифицировать наличие онкологических заболеваний по запаху, используя свои развитые обонятельные рецепторы. Как сообщает потрал The Independent, работа, представленная на этой неделе в научном издании Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, свидетельствует о том, что обыкновенные бурые лесные муравьи Formica fusca способны обнаруживать онкологию по запаху мочи пациентов.

У муравьев нет носа, но это не мешает им "вынюхивать" рак. Благодаря множеству рецепторов на своих усиках, насекомые обладают невероятным обонянием и могут использовать его для обнаружения злокачественных новообразований. Formica fusca. Journal Intereting Engineering. FrankRamspott/iStock.

"Некоторых насекомых, например, муравьев, можно использовать в качестве биодетекторов, позволяющих отличить здоровых людей от людей, пораженных раковыми клетками", - рассказывает Патриция д'Этторре, руководитель проекта и научный сотрудник Sorbonne Sorbonne Paris North University. "Их довольно просто тренировать, они прекрасно обучаются, очень результативны и не требуют больших затрат на содержание", - добавила она.

В свою очередь, издание Scientific American подчеркивает, что летучие органические соединения, которые выделяются именно раковыми опухолями, часто обнаруживаются в физиологических жидкостях, включая пот и мочу, а также в выдыхаемом воздухе.

Читайте также: Астрономы опубликовали гигантскую карту Млечного Пути с 3,32 миллиардами небесных объектов.

Как проходил процесс?

Один из ведущих экспертов проекта, Баптист Пикере, этолог из Sorbonne Sorbonne Paris North University, и его коллеги провели мышам трансплантацию опухолевых клеток рака молочной железы человека и позволили им развиваться. После чего эксперты взяли образцы урины у больных грызунов и здоровых животных из контрольной группы.

Онкологи обучили насекомых ассоциировать запах новообразований с вознаграждением, поместив капельку сладкого сиропа перед уриной больных мышей. Оказалось, что в поисках лакомства муравьи задерживались возле мочи раковых мышей в среднем на 20 процентов дольше, чем возле урины здоровых грызунов из контрольной группы.

Некоторые насекомые, такие как бурые лесные муравьи (lat. Formica fusca) способны " вынюхивать" в моче клетки злокачественных новообразований, утверждает новое исследование. Journal Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. Silky ant (Formica fusca). Journal Intereting Engineering. Journal Proceedings of the Royal Society B: Biological Scienc. Carine Carnier/iStock.

Ассоциация муравьев с "запахом раковых клеток" была достигнута в течение трех сеансов обучения и в целом заняло не более 10 минут. Ученые утверждают, что новая методика работает гораздо эффективнее и быстрее, чем, например, обучение собак обнаруживать рак, которое может затянуться на полгода.

2В дополнение к словам Пикере: " С помощью ассоциативного обучения нам удалось научить муравьев ассоциировать запах онкологии с вознаграждением. Удивительно, но уже после нескольких сеансов они прекрасно научились это делать", - отметила д'Этторе.

Читайте также: Внутреннее ядро Земли остановило вращение и, возможно, повернуло в обратную сторону - считают учёные.

"Нам удалось доказать, что муравьи способны весьма эффективно дифференцировать урину здоровых грызунов от урины мышей с онкологическими заболеваниями. Такой метод наиболее близок к реальной ситуации, чем использование культивированных раковых клеток. Мы были удивлены тем, насколько результативны и надежны эти насекомые", - добавила она, пишет издание The Independent. 

Подробнее о муравьях Formica fusca

Бурый лесной муравей (лат. Formica fusca) , широко распространен по всей Европе, а также в некоторых регионах Южной Азии и Африки. В некоторых странах его также называют шелковистым или сумеречным муравьем. Ареал обитания в Палеарктическом регионе простирается от Италии на юге до Германии на севере и от Португалии на западе до Японии на востоке. (Палеарктический регион — биогеографический регион, охватывающий Европу, Азию к северу от Гималаев и без Аравийского полуострова, а также Северную Африку до южного края пустыни Сахара.)

Используя стратегию классического обучения, рабочие особи этого вида муравьев способны научиться связывать обонятельный сигнал с вознаграждением (сахарным раствором). Муравьи быстро учатся; для того, чтобы у них сформировалась настоящая долговременная память, достаточно всего однократного проведения стимуляции. Более того Более того, такая память отличается высокой устойчивостью к угасанию.

Результаты данного эксперимента были зарегистрированы в научном издании Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

 Схема процедуры, которой подвергались муравьи (lat. Formica fusca) во время поведенческих экспериментов. Отдельных муравьев обучали ассоциировать запах (урины) мышей с вознаграждением (раствор сахара) в течение трех процедур кондиционирования, а затем тестировали с запахами других мышей во время тестов на память. Муравьи обучались либо на урине мышей из фиктивной группы (фиктивная как CS, вверху), либо из группы с раковыми опухолями (раковые опухоли как CS, внизу). Красные кружки указывают на наличие опухоли у грызунов. Во время тестов на память муравьи выбирали между мочой особей из двух групп (опухолевая и фиктивная). В течение всей процедуры каждый муравей сталкивался с образцами мочи девяти разных мышей. Насекомые никогда не получали один и тот же стимул более одного раза, чтобы исключить возможность использования сигналов индивидуальной идентификации. Journal Intereting Engineering.  Journal Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Аннотация к исследованию:

Раннее обнаружение онкологических заболеваний имеет решающее значение для медицины. Чем раньше диагностирована онкология, тем выше шансы на выздоровление. Опухолевые клетки характеризуются специфическими летучими органическими соединениями (ЛОС), которые могут быть использованы в качестве биомаркеров онкологических заболеваний. С помощью обонятельного ассоциативного обучения животных можно научить обнаруживать такие ЛОС. Насекомые, такие как муравьи, обладают тонким обонянием и могут быть легко и быстро обучены с помощью обонятельного кондиционирования. Используя в качестве раздражителя урину больных ксенотрансплантированных мышей, ученые продемонстрировали, что отдельные муравьи могут научиться отличать запах здоровых грызунов от запаха мышей с онкологией, причем всего за три сеанса обучения. После завершения тренировок они проводят примерно на 20% больше времени вблизи усвоенного запаха, чем рядом с другим стимулом. Химические анализы подтвердили, что присутствие опухоли изменило запах мочи, что подтверждает поведенческие результаты. Результаты данного эксперимента показывают, что муравьи весьма успешно обнаруживают опухолевые сигналы в урине мышей и могут выступать в качестве эффективных и недорогих биодетекторов опасных онкологических заболеваний.