Pszczoły miodne mogą być używane jako biosensory: oto jak

Badania konsekwentnie wskazują na niezbędność pszczół miodnych. Od pierwszych badań mających na celu odkrycie komunikatywnego języka tanecznego pszczół po liczne badania pokazujące jak krytyczne są populacje pszczół dla stabilnej produkcji żywności, pszczoły często znajdują się w centrum akademia. Organizacja Narodów Zjednoczonych Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa donosi, że pszczoły napędzają około jednej trzeciej światowych wysiłków związanych z uprawą produktów spożywczych. Podobnie, badanie z 2015 roku przez Bromenshenka i in. zauważa, że ​​owady zapylające (pszczoły i inne gatunki owadów) odpowiadają za aż 80% reprodukcji kwitnących roślin lądowych na całym świecie.

Nie tylko są pszczoły biegłymi zapylaczami, które pomagają wspierać większy ekosystem, ale ostatnie wysiłki mające na celu zrozumienie ich biologii sugerują, że mogą pożyczać swoje talenty na wiele innych sposobów. W szczególności jedno zastosowanie biologii pszczół wydaje się być wyrwane prosto z powieści science fiction. Naukowcy eksperymentują z pszczołami jako bioczujnikami w celu wykrycia obszernego katalogu śladowych sygnatur chemicznych. Podobnie jak psy wykrywające bomby i narkotyki, pszczoły wykazują wysoce wyczulony zmysł identyfikacji i wydają się być idealnym wyborem do szerokiego zakresu specjalistycznych zadań.

Każda próba zrozumienia, co się tutaj dzieje, musi rozpocząć się od krótkiego przeglądu tego, czym są bioczujniki. Biosensor to narzędzie wykrywające, które może identyfikować substancje, chemikalia, procesy enzymatyczne, mikroorganizmy i inne jednostki na poziomach śladowych. Odgrywają kluczową rolę w naukach medycznych, bezpieczeństwie i obronie, a nawet w detekcji dźwiękowej. Są przełomy w technologia bioczujników optycznych które obiecują wykryć raka. Najlepszym przykładem tradycyjnego bioczujnika mogą być narzędzia do pomiaru glukozy, które pacjenci z cukrzycą rutynowo stosują w celu utrzymania stabilnego samopoczucia.

Te bioczujniki opierają się jednak na jednorazowym pojeździe testowym. Po teście czujnik wyświetla wyjście, a medium testowe jest wyrzucane. Jednak w przypadku pszczół miodnych jako biosensorów pożywka testowa (sama pszczoła) wykonuje zadania wykrywania przez krótki czas. Następnie wraca do swojego ula, aby kontynuować codzienne wydarzenia w kolonii pszczół. Oznacza to, że te same ule i pszczoły mogą być wykorzystywane wielokrotnie bez konieczności wytwarzania nowych pasków testowych, substratów lub kolektorów próbek lub uporać się z ciężarem utylizacji po jednorazowym użyciu.

Bromenshenk i jego współpracownicy piszą, że Inscentinel, Ltd. zaczęła tworzyć uprzęże dla pszczół w Wielkiej Brytanii około 2000 roku. Od tego czasu outlet był w stanie usprawnić konstrukcję kasety i narzędzia szkoleniowe, dzięki którym pszczoły są zasadniczo wyjątkowymi zwierzętami biosensorycznymi. Zespół zauważa, że ​​w poprzednich dziesięcioleciach badań dotyczących zachowania pszczół naukowcy odrzucili pomysł, że te stworzenia mogą wąchać z precyzją, którą naprawdę posiadają. Wynika to w dużej mierze z obszernego ciężaru, jaki przywiązuje się do języka tańca, który również wykazują. Społeczność naukowa po prostu do niedawna nie w pełni rozumiała wieloaspektowy charakter zachowania pszczół (nawet gdy niektórzy badacze badali tę dodatkową drogę prawie 100 lat temu).

Okazuje się, że pszczoły miodne mogą wyczuwać w zakresie części na bilion, podobnie jak zmysł węchu występujący u psów. To czyni je fantastycznymi naturalnymi zwierzętami tropiącymi do wykrywania wszelkiego rodzaju substancji śladowych. Jednak podobnie jak w przypadku psów, proces selekcji musi mieć miejsce, zanim jakakolwiek konkretna pszczoła będzie mogła zostać wykorzystana jako biosensor. Pszczoły jedzą za pomocą języka (zwanego trąbką). Wiele z nich wykazuje odruch rozciągania trąbki, gdy są one prezentowane z wodnym roztworem cukru, i jest to kluczowy czynnik, który pozwala pszczołom trenować i wykorzystywać je w zadaniach wykrywania.

Badania dotyczące pszczół jako bioczujników są przekonujące. Można je wykorzystać do identyfikacji wielu sygnatur chemicznych, a oś czasu szkolenia od początku do końca zajmuje mniej niż godzinę. Sieć kolonii (nawet 15 lub więcej na raz) można „kondycjonować w mniej niż trzy dni w warunkach otwartego pola”, zgodnie z ustaleniami grupy Bromenshenk.

Pszczoły też są samowystarczalne. Po zatrudnieniu określonej pszczoły do ​​zadań poszukiwawczych (przez kilka dni), wraca ona do ula, gdzie ponownie integruje się z codziennym życiem. Pszczoły używane w wykrywaniu bomb, chemikaliów i innych usług mogą się wyżywić po powrocie do ula i nie rozpraszają się w taki sam sposób, jak robią to psy. Podobnie, istnieje wiele doniesień o nieścisłościach wśród psów wykrywających narkotyki. Najbardziej niepokojące wydaje się to, że zespoły wykrywające narkotyki są jeszcze mniej dokładne w odniesieniu do grup mniejszościowych, co prowadzi do wielu fałszywych alarmów. Jednak wśród pszczół duże grupy bioczułych pszczół są wykorzystywane jako środek redundancyjny w celu potwierdzenia wyników, a opiekunowie, którzy mogą kołysać zwierzętami, po prostu nie są częścią tego procesu.

Ponadto testy wykazały zdolność pszczół do swobodnego latania w środowiskach (a nie w warunkach laboratoryjnych), które z powodzeniem identyfikowały zakopane miny i monitorowały poziomy zanieczyszczenia chemicznego. Wszystko to sugeruje, że pszczoły mogą być jeszcze bardziej wartościowe, niż jeszcze odkryliśmy.