Bereits 1988 beteiligten sich zwei Entomologen, Joe Lewis und Jim Tumlinson, an einem Projekt, bei dem erstmals die Fähigkeit eines Insekts aufgedeckt wurde, durch Assoziation zu lernen.
Es war zu dieser Zeit nicht nur ein Roman, sondern auch eine durch und durch Offenbarung. Ein Insekt - in diesem Fall die parasitäre Wespe ( Microplitis croceipes ), die sich von bestimmten landwirtschaftlichen Schädlingen ernährt und diese schließlich abtötet - könnte auf grundlegendste Weise lernen. Denken Sie an Pawlows Hunde , außer kleiner und lebhafter.
Aus dieser Studie und anderer ähnlicher Forschung - von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) und den Stealthy Insect Sensor Projekt am Los Alamos National Lab, für zwei - wir haben uns auf den Punkt geschleudert , wo Honigbienen haben nun erfolgreich aufgespürt langfris begrabene Landminen in Kroatien.
Das ist ein langer Weg von dem Januar vor 30 Jahren, als Lewis und Tumlinson ihre Erkenntnisse zum Erstaunen vieler im Nature- Magazin veröffentlichten.
"Sie sprechen über das Training eines Insekts, Punkt", sagt Lewis. "Du bekommst den Blick. Die Augen fangen an sich zu verengen. Es macht einfach keinen Sinn."
Eine Biene (oder Wespe) unterrichten
Die ganze Idee hinter assoziativem Lernen ist ziemlich einfach, auch wenn vor Jahrzehnten niemand davon geträumt hat, dass Insekten dies tun könnten.
Bei Pawlows Hunden speichelten die Hunde, wenn ein äußerer Reiz - oft wird eine Glocke zitiert - mit Futter in Verbindung gebracht wurde. Die Hunde erfuhren intuitiv, dass die Glocke bedeutete, dass Futter kommen würde.
Bei den Lewis-Tumlinson-Wespen wurden verschiedene Gerüche, die die Wespen normalerweise nicht erkannten (wie Vanille und Schokolade), mit etwas gemischt, das mit den Schädlingen in Verbindung gebracht wurde, die diese parasitären Wespen versuchten, ihre Wirte zu machen. Nach sehr kurzer Zeit assoziierten die Wespen die Vanille (oder was auch immer) mit den Insekten, die sie angreifen wollten, und sie flogen dem Geruch entgegen. Es dauerte weniger als fünf Minuten, um die Wespen zu trainieren, die wie Bienen und Hunde einen tausendmal stärkeren Geruchssinn haben als ein Mensch.
Im weiteren Verlauf der Studien haben neue Forscher den Geruch verschiedener chemischer Verbindungen in Sprengstoffen mit Lebensmitteln in Verbindung gebracht. Heute kann eine Honigbiene, die nur zwei Tage trainiert wurde, den Geruch von Sprengstoff mit Nahrung in Verbindung bringen und diesen Geruch suchen.
Zwei große Vorteile für das Training von Insekten, um Gerüche zu verfolgen, anstatt beispielsweise einen Hund: Sie lernen schneller und es gibt viel mehr von ihnen zu unterrichten.
Sie können eine Biene nicht an die Leine nehmen
Die Freilassung eines Wespen- oder Bienenschwarms auf einem Schlachtfeld oder sogar einer jetzt ruhigen Wiese in Kroatien, die möglicherweise mit Minen übersät ist, hat natürlich seine Herausforderungen. Die Verfolgung der Insekten ist unter ihnen am wichtigsten. Es ist unmöglich, wie Tumlinson betont, Chips auf jeden von ihnen zu setzen. Und wie Lewis sagt, kann man eine Biene nicht an die Leine nehmen.
Dennoch können Wissenschaftler mithilfe von Geräten wie Drohnen und Webcams und etwas, das frühe Forscher als "Wasp Hound" bezeichneten, die Bewegungen der Insekten zumindest in geringer Anzahl verfolgen. Lewis 'Wasp Hound, ungefähr so groß wie eine große Münze, enthält fünf Wespen, eine winzige Kamera und einen Computerlüfter, der Luft durch ein kleines Loch im Boden des Geräts zieht. Wenn sich der Hund dem Zielgeruch nähert, "sammeln sich die Wespen um dieses kleine Loch wie Schweine zu einem Trog", sagt Lewis.
Ein weiteres Problem, mit dem Forscher konfrontiert sind, ist die Skalierung. Es kann mühsam sein, jeweils eine Wespe oder eine Biene zu trainieren. Wissenschaftler haben Methoden entwickelt, um mehr als das zu trainieren. Aber Insekten lernen, wie manche Menschen, unterschiedlich schnell, so dass Massenlernen nicht so genau ist.
Darüber hinaus kann schlechtes Wetter oder alles, was die Geruchsfähigkeit der Insekten stört, zu Schwierigkeiten führen. Die Forschung geht weiter.
Zurück zum Wesentlichen
Tumlinson und Lewis - Tumlinson ist Professor für Entomologie am Penn State, Lewis Professor im Ruhestand und Entomologe am US-Landwirtschaftsministerium in Tifton, Georgia - hat sich nie vorgestellt, dass Bienen Bomben schnüffeln . Sie suchten nach Wegen, um Schädlinge biologisch und nicht mit Pestiziden zu bekämpfen. Und tatsächlich waren sie sehr erfolgreich darin.
Zusammen mit dem britischen Wissenschaftler John Pickett gewannen Lewis und Tumlinson 2008 den Wolfspreis für Landwirtschaft, der von vielen als eine Art Nobelpreis auf diesem Gebiet angesehen wird. Aus der offiziellen Ankündigung auf der Website der Wolf Foundation ging hervor , dass sie den Preis " für ihre bemerkenswerten Entdeckungen von Mechanismen zur Steuerung von Pflanzen-Insekten- und Pflanzen-Pflanzen-Wechselwirkungen" erhielten. Ihre wissenschaftlichen Beiträge zur chemischen Ökologie haben die Entwicklung eines integrierten Schädlingsmanagements gefördert und die Landwirtschaft erheblich vorangetrieben Nachhaltigkeit . "
Ob ihre Arbeit letztendlich dazu beitragen wird, die Grundlage für einen weit verbreiteten, praktischen Einsatz von Bienen und Wespen beim Aufspüren von Bomben oder Drogen zu bilden, bleibt abzuwarten. Sogar sie haben einige Zweifel.
"Sie können Insekten trainieren, um eine Mine zu finden. Das ist kein Problem. Aber dann lassen Sie sie ins Feld, um eine Mine zu finden. Wie verfolgen Sie sie?" Tumlinson sagt. "Wenn jemand nicht einen kleinen Chip entwickelt, mit dem Sie ihn auf elektronischem Wege verfolgen können, sehe ich nicht, wie Sie ihn auf der Welt verwenden können."
Lewis sagt: "Um es vom Labor auf das eigentliche Feld zu verlagern, muss man es vergrößern und verfeinern. Aber wir können deutlich sehen, dass es in der Entwicklung praktisch sein kann. Es ist technisch machbar. Es hängt alles von gültiger Wissenschaft ab. Die Fähigkeit ist da. Es geht um die Nachfrage danach und darum, die Infrastruktur dafür einzurichten. "
Das ist eine Herausforderung für die nächste Generation von Wissenschaftlern und Forschern. Die Wespen und Bienen werden immer noch da sein.
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Wissenschaftler haben jahrelang versucht, Wege zu finden, um die bemerkenswerte Geruchskraft zu nutzen. Einige glauben, dass Bienen so starke Fähigkeiten haben, dass sie Krankheiten, sogar Krebs, riechen können . Ein spanischer Designer hat sogar eine Prototypschale mit Honigbienen entwickelt, in die man einatmen kann, um zu sehen, wie die Bienen reagieren. Auch in Kalifornien werden Tests mit krebserkennenden Hunden durchgeführt .
