ملخ‌های جهش یافته برای کشف بمب وارد میدان‌های نبرد می‌شوند!

شهر خبر/ دانشمندان با موفقیت توانسته‌اند مغز ملخ‌ها را دستکاری کنند و توانایی آن‌ها در تشخیص انواع مختلف بوها را در اختیار بگیرند. این ملخ‌های سایبورگ حالا می‌توانند به عنوان یک بمب‌یاب، در میدان‌های نبرد مورد استفاده قرار گیرند.
به تازگی نتایج تحقیقی در BioRxiv منتشر شده که نشان می‌دهد چگونه می‌توان از حشرات برای تشخیص گازهای منتشر شده توسط موادی مانند آمونیوم نیترات استفاده کرد. آمونیوم نیترات ماده‌ای است که معمولا توسط گروهای تروریستی برای ساختن بمب و مواد انفجاری نظامی مانند TNT و RDX مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دانشمندان دانشگاه واشنگتن در مقاله خود توضیح می‌دهند که چگونه آن‌ها ملخ‌ها را با کاشت الکترودهایی در مغزشان تبدیل به موجودات بمب‌یاب کرده‌اند. کاشت الکترود به تیم تحقیق اجازه داد تا فعالیت عصبی ملخ‌ها را هنگام مواجهه با مواد خاصی آنالیز کنند. آن‌ها می‌گویند که ملخ‌ها به‌طور انفرادی می‌توانند مواد آتش‌زا را با موفقیت بو بکشند، اما وقتی کار تشخیص بو، بین هفت یا تعداد بیشتری از آن‌ها توزیع می‌شود، نتایج به دست آمده بهبود قابل ملاحضه‌ای می‌یابد.
چهار سال پیش که اداره پژوهش‌های نیروی دریایی آمریکا این تحقیق را با تخصیص مبلغ ۷۵۰ هزار دلار، به دانشگاه واشنگتن سفارش داد، کسی نمی‌دانست که آیا ایده تبدیل ملخ‌ها به موجودات بمب‌یاب واقعا عملی است یا نه. حالا نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ملخ‌هایی که از نظر بیولوژیکی دستکاری شده‌اند، روزی می‌توانند در میدان‌های واقعی نبرد به کار گرفته شوند.
دانشمندان دانشگاه واشنگتن برای تحقیق خود از ملخ‌های آمریکایی استفاده کردند. این ملخ‌ها اندام درشت‌تری دارند و می‌توانند محموله‌های سنگین را حمل کنند. اما چالش واقعی، پیدا کردن روشی برای خواندن اطلاعات مغزها آن‌ها بود، بدون آنکه نیازی به عمل جراحی گسترده باشد. برای این منظور، برش‌های کوچکی در سر ملخ‌ها ایجاد شد تا بخش‌های دهان و شاخک‌های آن‌ها همچنان امکان حرکت آزادانه را داشته باشند.
اما ملخ‌های سایبورگ برای اینکه کاربردی باشند، باید بتوان حرکات آن‌ها را از راه دور کنترل کرد. به همین منظور، ملخ‌ها به ربات‌های چرخ‌دار کوچکی مجهز شدند که می‌توانستند آن‌ها را در هر موقعیتی قرار دهند. بد نیست بدانید که دانشمندان هم اکنون در حال کار بر روی پروژه‌ای هستند که امکان کاشت خالکوبی‌های نانو را بر روی حشرات فراهم خواهد ساخت و دیگر نیازی به ربات‌ها نخواهد بود.
ملخ‌های مجهز به ربات، در معرض پنج ماده انفجاری مختلف و مواد شیمیایی دیگری قرار گرفتند و مشخص شد که مغز آن‌ها در عرض ۵۰۰ میلی‌ثانیه الگوهای مشخصی از فعالیت را نشان می‌دهد.
این سرعت بسیار بالا را می‌توان به بیولوژی ملخ‌ها نسبت داد: شاخک‌های کوچک آن‌ها دارای بیش از ۵۰ هزار نورون بویایی است و همین ویژگی باعث می‌شود که ملخ‌ها، حتی بهتر از سنسورهای مصنوعی ساخت بشر، قادر به تشخیص بوهای مختلف انواع مواد باشند.
اما از آنجاییکه پردازش داده‌های به دست آمده از هزارن نورون عصبی ملخ کار بسیار دشواری بود، تیم تحقیق تمرکز خود را بر روی نواحی خاصی از مغز ملخ گذاشتند؛ نواحی فشرده‌ای که با داشتن فقط ۸۰۰ نورون، کار پردازش اطلاعات را انجام می‌دادند. سیگنال‌های این نواحی دقیقا نشان می‌داد که ملخ‌ها چه چیزهایی را حس می‌کنند، و از این طریق بود که دانشمندان توانستند به نحو موثری به مغز این حشرات گوش کنند.
موضوع جالبی که تیم تحقیق متوجه آن شدند این بود که سیگنال‌های باکیفیت، فقط توسط الکترودهایی دریافت می‌شدند که حدود هفت ساعت از کاشت آن‌ها در مغز حشره گذشته باشد. بیشتر از آن، کیفیت سیگنال‌ها به‌طرز قابل توجهی کاهش می‌یافت. دانشمندان می‌گویند که شاید بتوان این مدت‌زمان را با غذا دادن منظم به ملخ‌ها و همچنین اصلاح روش‌های جراحی آن‌ها افزایش داد.
مطالعات قبلی ثابت کرده‌اند که امکان آشکار کردن پاسخ‌های عصبی مغز حشرات به بوهای مختلف وجود دارد. Thomas Nowotny و همکارانش از دانشگاه ساسکس در انگیس، در تحقیق خود در سال ۲۰۱۷ نشان دادند که این کار می‌تواند با مگس‌های میوه انجام گردد.
Nowotny می‌گوید: توسعه سیستم‌های متحرک سایبورگ‌مانند با یک ربات چرخ‌دار، قدم رو به جلوی بزرگی است. ما می‌توانیم از حشرات برای تشخیص بوهای انواع مختلف مواد استفاده کنیم.
با این‌حال، او معتقد است که هنوز چالش‌های عملی زیادی برای زنده نگه داشتن ملخ‌های دستکاری‌شده وجود دارد. به نظر او، خارج کردن سنسور کاشته‌شده در داخل شاخک‌های ملخ و استفاده از آن در یک سیستم سایبورگ دیگر، به جای حفظ کل حیوان، منطقی‌تر است.‌
Alper Bozkurt از دانشگاه کارولینای شمالی که او هم بر روی حشرات سایبورگ تحقیق کرده است می‌گوید که حفظ سلامت ملخ زنده‌ دستکاری‌شده ممکن است مشکلاتی را در سازوکار دنیای واقعی ایجاد کند. با این‌حال، او اذعان می‌کند که دانشمندان دانشگاه واشنگتن قدم مهمی در زمینه توسعه حشرات سایبورگ برداشته‌اند و کار آن‌ها واقعا هیجان‌انگیز است.