Durante 27 anos, Angola foi dominada pela guerra civil. Meio milhão de vidas humanas foram perdidas e a vida selvagem, também, foi dizimado para sustentar as tropas. Rinocerontes e elefantes tornaram-se alvos valiosos - chifre de rinoceronte e marfim serviram como moeda de troca de armas entre as forças rebeldes.

Durante o conflito, as populações de elefantes fugiram pela fronteira para o Botswana, Zâmbia e República Democrática do Congo. Quando a guerra terminou em 2002, as populações de animais começaram lentamente a retornar aos pastos anteriores ao conflito. Mas um grande problema permaneceu:milhões de minas terrestres ainda estavam no local e não detonado em Angola. Muitos elefantes foram mortos e mutilados pelos explosivos enquanto tentavam recolonizar.

Dados coletados de elefantes com coleira se movendo pelas áreas afetadas mostraram rebanhos evitando campos minados. Isso sugere que pelo menos alguns dos elefantes que retornaram associaram os campos minados ao perigo. Em que poderia se basear essa associação? Será que os elefantes que evitam o campo minado viram outros mortos nessas áreas? Ou eles tinham associado o cheiro de minas terrestres com perigo, extrapolar o risco para outras áreas onde o odor estava presente?

Não poderíamos responder a todas essas perguntas. Para restringir nossa pesquisa, meus colegas e eu começamos a descobrir se os elefantes podiam cheirar o principal componente das minas terrestres - o trinitrotolueno (TNT).

O TNT tem baixa volatilidade - a facilidade com que uma substância se move para a coluna de ar. Isso torna difícil detectar usando o cheiro. Mas alguns animais são excelentes farejadores de minas terrestres - entre eles cachorros e ratos gambianos empacotados. As abelhas também são boas nisso.

Aspecto genético

O que dá a um animal um amplo sentido do olfato se resume a quantos tipos diferentes de receptores olfativos ele possui, e isso é determinado pelos genes da espécie.

Os elefantes africanos têm mais do que o dobro do número de genes associados à recepção olfativa em comparação com os cães:cerca de 2.000 contra 811 dos cães. Isso sugere que o olfato deve desempenhar um papel enorme na vida dos elefantes. Na verdade, elefantes têm a maior contagem de todas as espécies testadas até agora, o que significa que eles podem ser os melhores cheirosos do reino animal.

Não estávamos apenas ansiosos para descobrir se eles poderiam detectar TNT usando o olfato, mas também como suas habilidades em comparação com as de um altamente treinado, Cães detectores de TNT.

Para fazer isso, pedimos a ajuda de três elefantes africanos na "Aventuras com Elefantes" - uma instalação turística educacional focada em aumentar a conscientização sobre a conservação. Usando técnicas de treinamento com base em recompensa, treinamos os elefantes para indicar sempre que eles sentiam o cheiro de TNT em uma fila de brancos, amostras não fedorentas inicialmente e depois, odores distratores altamente voláteis.

As amostras eram papéis de filtro individuais carregados com traços de um dos seguintes odores:TNT; petróleo; acetona; descolorir; detergente; chá; ou nada (espaços em branco). Esses papéis de filtro, ou amostras, foram colocados individualmente em um balde, e baldes de amostra (oito no total) foram colocados a 6 metros de distância, em linha reta. Os elefantes foram treinados para caminhar ao longo da linha e investigar cada balde, levantando a perna dianteira e agitando-a sobre o balde selecionado sempre que achavam que podiam sentir o cheiro de TNT.

Os resultados sugerem que os elefantes são ainda melhores em um aspecto do processo de farejamento do que os cães, os animais atualmente considerados o padrão ouro na detecção de minas terrestres.

Sensibilidade e seletividade

Duas métricas, sensibilidade e seletividade, são extremamente importantes na ciência de detecção. Essas medidas permitem que os pesquisadores entendam o desempenho de um biodetector como um cachorro ou elefante. Eles também permitem comparações entre espécies.

Os elefantes perderam apenas uma das 97 amostras de TNT durante nossos testes. Isso se traduziu em uma pontuação de sensibilidade fenomenal de 99,7%. A sensibilidade é a propensão a indicar sempre que uma substância-alvo (neste caso TNT) está presente. Em comparação, Os escores de sensibilidade para cães com detecção de TNT foram relatados como 93,7%.

Os elefantes fizeram apenas seis indicações falso-positivas, confundir cinco de 53 amostras de acetona e uma de 24 amostras de gasolina com TNT. Essa frequência incrivelmente baixa de falsos positivos resultou em uma pontuação de seletividade respeitável - ou seja, a propensão a indicar apenas TNT, e não qualquer substância odorífera - de 95,1%. Isso é um pouco tímido em relação à pontuação de 100% relatada para cães.

Nossos resultados indicam que os elefantes são quase 5% mais propensos do que os cães a indicar a presença de TNT quando, na verdade, não há nenhum. Mas os cães têm quase 6% mais chances de perder TNT do que os elefantes. Obviamente, é melhor que os detectores TNT sejam propensos a falsos positivos do que a falsos negativos:na verdade, pode ser a diferença entre a vida e a morte.

Aplicação do mundo real

Então, isso significa que os elefantes devem assumir as funções dos cães farejadores de TNT?

Não, absolutamente não. Não temos intenção de colocar os elefantes em perigo:seu tamanho e peso os tornam completamente inadequados para serem detectores de TNT em campo.

Mas as equipes de elefantes remotos podem atuar como um apoio valioso para as atuais operações de desminagem em países como Angola.

Amostras coletadas por meio de rastreamento remoto de cheiro de explosivos por veículos não tripulados, como drones, podem ser enviadas aos elefantes para triagem. As informações coletadas dos elefantes detectores de TNT poderiam ser repassadas para as equipes de desminagem que trabalham nas linhas de frente, mesmo antes de serem implantados. Este sistema de alerta precoce pode potencialmente salvar a vida dos sapadores e seus companheiros biossensores dedicados.

Outras áreas para explorar

A capacidade dos elefantes de identificar e discriminar corretamente um cheiro aprendido de outros odores sugere que eles também podem ser úteis em outros campos de biossensores, como a detecção precoce de doenças.

Os cães de detecção são usados ​​em ambientes médicos e biológicos. Eu mesmo os usei como um modelo biologicamente relevante para demonstrar que os víboras são indetectáveis ​​por meio do olfato.

Cães especialmente treinados já fazem a triagem de câncer, diabetes, epilepsia, invasores alienígenas, micróbios e pragas prejudiciais. Alguns cães que combinam cheiros são até mesmo capazes de combinar as amostras coletadas com indivíduos, renunciar à necessidade de testes genéticos caros e demorados. O desempenho dos cães nesses campos é, na maioria dos casos, provando ser mais confiável do que dispositivos mecânicos.

Os elefantes podem rivalizar com as habilidades de sensibilidade dos cães nesses campos, como fizeram para detecção de TNT. Eles exigem menos treinamento de manutenção do que os cães para mantê-los focados. Nossos elefantes foram capazes de repetir os mesmos testes com grande sucesso um ano após sua última tentativa, sem nenhum treinamento de manutenção intermediário.

Além disso, dada a sua longevidade - eles podem viver cerca de 60 anos na selva - elefantes, uma vez treinado, poderiam servir como biossensores de longa data que sobrevivem a qualquer um dos biossensores atuais.

E, importante, tarefas biologicamente apropriadas que envolvem comportamentos naturais para obter recompensa são altamente estimulantes para animais em cativeiro. Portanto, os elefantes não apenas poderiam potencialmente salvar vidas enquanto farejavam o perigo - eles poderiam se divertir ao mesmo tempo.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.