אייל, כלב מעורב של החברה האנושית נברסקה, מתאמן בעבודות גילוי ריחות. ביל כותנה / CSU, CC BY-ND

הערת העורך: מכיוון ש- COVID-19 המשיך להתפשט ברחבי העולם, מדענים מנתחים דרכים חדשות לעקוב אחריו. גישה מבטיחה אחת היא אילוף כלבים לאיתור אנשים שנדבקו על ידי הריח דגימות של שתן אנושי או זיעה. מדען המחקר גלן גולדן, שאימן כלבים וחמוסים לגילוי שפעת העופות בעופות, מסביר מדוע בעלי חיים מסוימים מתאימים לרחרח מחלות.

1. לאילו מינים יש אף למחלות?

לחיות מסוימות יש חוש ריח מפותח. הם כוללים מכרסמים; כלבים וקרובי משפחתם הפראיים, כמו זאבים וזאבי ערבות; ו חובה - יונקים טורפים כגון סמור, לוטרות ו חמוסים. במוחם של מינים אלה יש נוירונים של קולטן הריח תפקודי פי שלושה או יותר - תאי עצב המגיבים לריחות - מאשר מינים עם יכולת ריח פחות חדה, כולל בני אדם ופרימטים אחרים.

נוירונים אלה אחראים לאיתור וזיהוי תרכובות הריח נדיפות השולחות אותות משמעותיים, כמו עשן מדורה או ארומה של בשר טרי. חומר הוא נדיף אם הוא משתנה בקלות מנוזל לגז בטמפרטורות נמוכות, כמו האצטון המעניק למסיר לקו את ריחו הפירותי. ברגע שהוא מתאדה, הוא יכול להתפשט במהירות באוויר.

כאשר אחד מבעלי החיים הללו מגלה ריח משמעותי, האות הכימי מתורגם למסרים ומועבר בכל מוחו. המסרים עוברים בו זמנית לקליפת המוח הריח, שאחראית על זיהוי, לוקליזציה וזיכרון ריח, ולאזורי מוח אחרים האחראים על קבלת החלטות ורגש. כך שבעלי חיים אלה יכולים לזהות אותות כימיים רבים במרחקים גדולים ויכולים ליצור קשרים נפשיים מהירים ומדויקים לגביהם.

2. כיצד בוחרים החוקרים ריח מטרה?

ברוב המחקרים שהשתמשו בכלבים לגילוי סרטן, הכלבים זיהו דגימות גופניות, כגון עור, שתן או נשימה, מחולים שאובחנו כחולי סרטן או שעברו סרטן שלא אובחן בשלב מוקדם. מדענים לא יודעים באיזה רמז ריח הכלבים משתמשים או אם זה משתנה לפי סוג סרטן.

משרד החקלאות האמריקני המרכז הלאומי לחקר חיות הבר בקולורדו וב מרכז החושים הכימיים של מונל בפנסילבניה אימנו עכברים לזהות שפעת עופות בדגימות צואה מברווזים נגועים. קשה לזהות שפעת עופות בעדרים בריים, וזה יכול להתפשט לבני אדם, לכן עבודה זו נועדה לעזור לביולוגים של חיות בר לפקח על התפרצויות.

מעבדת קימבול במונל לימדה את העכברים לקבל פרס כאשר הם הריחו דגימה חיובית מאושרת מבעלי חיים נגועים. לדוגמא, עכברים היו שותים מים כאשר הם עוברים בזרועו של מבוך בצורת Y שהכיל צואה מברווז שנדבק בנגיף שפעת העופות.

על ידי ניתוח כימי של דגימות הצואה, החוקרים מצאו כי ריכוז התרכובות הכימיות הנדיפות בהם השתנה כאשר ברווז נדבק בשפעת העופות. אז הם הסיקו שפרופיל הריח שהשתנה זה מה שהעכברים זיהו.

{vembed Y = 0UxLt3yugUA}
לבני משפחת העץ, כמו חמוסים, גיריות ולוטרות, יש חוש ריח מפותח. כאן זאב מריח בשר קפוא הטמון עמוק בשלג.

בהתבסס על עבודה זו, אימןנו חמוסים וכלבים לגילוי שפעת עופות בעופות, כגון ברווזי בר ותרנגולות ביתיות, במחקר משותף בין אוניברסיטת קולורדו סטייט והמרכז הלאומי לחקר חיות הבר שנמצא כעת בבדיקה לפרסום.

עם חמוסים התחלנו באימון אותם להתריע, או לאותת שהם זיהו את ריח המטרה, על ידי גירוד על קופסה שהכילה יחסים גבוהים של אותם תרכובות נדיפות ולהתעלם מתיבות המכילות יחסים נמוכים. בהמשך הראינו לחמוסים דגימות צואה מברווזים נגועים ולא ברובם נגועים, והחמוסים מיד החלו להתריע על התיבה המכילה את דגימת הצואה מברווז נגוע.

גישה זו דומה לאופן בו מאמנים כלבים לאתר ריחות נדיפים ידועים בחומרי נפץ או בסמים לא חוקיים. לפעמים, עם זאת, עלינו לתת לחיה הגלאית לקבוע את פרופיל הריח שהוא יגיב אליו.

3. האם ניתן לאמן בעלי חיים לאתר יותר ממטרה אחת?

כן. כדי למנוע בלבול לגבי מה שמגלה בעל חיים מאומן, אנו יכולים ללמד אותו תגובה התנהגותית שונה לכל ריח מטרה.

למשל, הכלבים במשרד החקלאות האמריקני תוכנית איתור מחלות כלבים בשירותי הטבע להגיב בהתראה אגרסיבית, כגון גירוד, כאשר הם מזהים דגימה מברווז הנגוע בשפעת העופות. כאשר הם מזהים דגימה מאייל זנב לבן הנגוע בפריון הגורם מחלה מבזבזת כרונית, הם מגיבים בהתראה פסיבית כמו לשבת.

מחקרים באוניברסיטת אובורן הראו שכלבים יכולים לזכור ולהגיב להם 72 ריחות במהלך משימת זיכרון ריח. המגבלה היחידה היא כמה דרכים שכלב יכול לתקשר על רמזים שונים לריח.

שלט מודיע למטיילים על מחקר פיילוט בשדה התעופה בהלסינקי המציע בדיקות קורונאווירוס בחינם באמצעות כלבים לזיהוי זיהומים לפי ריח. Shoja Lak / Getty Images

4. אילו גורמים יכולים לסבך את התהליך הזה?

ראשית, כל ארגון שמאמן בעלי חיים לאיתור מחלות זקוק לסוג המעבדה והציוד הנכון. בהתאם למחלה, זה יכול לכלול ציוד הגנה אישי וסינון אוויר.

חשש נוסף הוא האם הפתוגן עלול להדביק את חיות הזיהוי. אם זה סיכון, ייתכן שחוקרים יצטרכו להשבית את הדגימות לפני שהם חושפים את בעלי החיים. ואז הם צריכים לראות אם התהליך הזה שינה את התנודתיות שהם מלמדים את החיות לקשר עם זיהום.

לבסוף, על המטפלים לחשוב כיצד לחזק את התגובה הרצויה מצד חיות גילוי בשטח. אם הם עובדים באוכלוסייה של אנשים שאינם נגועים בעיקר - למשל בשדה תעופה - ובעלי חיים לא מקבלים הזדמנות להרוויח פרס, היא עלולה לאבד עניין ולהפסיק לעבוד. אנו מחפשים חיות שיש להן כוח חזק לעבודה מבלי לעצור, אך עבודה לאורך זמן ללא תגמול יכולה להיות מאתגרת גם עבור בעל החיים בעל המוטיבציה ביותר.

5. מדוע לא לבנות מכונה שתוכל לעשות זאת?

כרגע אין לנו מכשירים רגישים כמו בעלי חיים עם חוש ריח מפותח. לדוגמא, חוש הריח של הכלב הוא לפחות פי 1,000 יותר רגיש מכל מכשיר מכני. זה יכול להסביר מדוע כלבים גילו סרטן בדגימות רקמות שהיו מנוקה רפואית כלא סרטני

אנו יודעים כי חמוסים יכולים לזהות זיהום בשפעת העופות בדגימות צואה לפני ואחרי ניתוח מעבדה עולה כי הנגיף הפסיק את נשירתו. זה מצביע על כך שעבור חלק מהפתוגנים יתכנו שינויים בתנודתיות אצל אנשים שנדבקו אך אינם סימפטומטיים.

ככל שמדענים לומדים יותר על אופן הפעולה של חוש הריח של היונקים, יהיה להם סיכוי טוב יותר ליצור מכשירים רגישים ואמינים באותה רחרוח מחלות.

על המחבר

גלן ג'י גולדן, מדען מחקר / מלומד I, אוניברסיטת מדינת קולורדו

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

ספרים על חיות מחמד מרשימת הנמכרים ביותר של אמזון

"המדריך למתחילים לזריזות כלבים"

מאת לורי ליץ'

ספר זה הוא מדריך מקיף לזריזות כלבים, כולל טכניקות אילוף, ציוד וחוקי תחרות. הספר כולל הוראות שלב אחר שלב לאילוף ותחרות בזריזות וכן עצות לבחירת הכלב והציוד הנכון.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"מהפכת אילוף הכלבים של זאק ג'ורג': המדריך השלם לגידול חיית המחמד המושלמת באהבה"

מאת זאק ג'ורג' ודינה רוט נמל

בספר זה, זאק ג'ורג' מציע מדריך מקיף לאילוף כלבים, כולל טכניקות חיזוק חיוביות ועצות לטיפול בבעיות התנהגות נפוצות. הספר כולל גם מידע על בחירת הכלב הנכון והכנה להגעתה של חיית מחמד חדשה.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"הגאונות של הכלבים: איך כלבים חכמים יותר ממה שאתה חושב"

מאת בריאן הייר וונסה וודס

בספר זה, המחברים בריאן הייר וונסה וודס חוקרים את היכולות הקוגניטיביות של כלבים ואת מערכת היחסים הייחודית שלהם עם בני אדם. הספר כולל מידע על המדע שמאחורי אינטליגנציה של כלבים, כמו גם טיפים לשיפור הקשר בין כלבים לבעליהם.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"המדריך לגור שמח: המדריך הסופי שלך לטיפול בגורים ואימון מוקדם"

מאת פיפה מטינסון

ספר זה הוא מדריך מקיף לטיפול בגורים ואימון מוקדם, כולל עצות לבחירת הגור המתאים, טכניקות אילוף ומידע בריאותי ותזונה. הספר כולל גם טיפים ליצירת קשרים חברתיים עם גורים והכנה לקראת הגעתם.

לחץ למידע נוסף או להזמנה