مورچه‌ها چگونه سرطان را تشخیص می‌دهند؟

فریده فرهادی

پژوهشگران از مدت‌ها قبل متوجه شده‌اند که برخی بیماری‌ها از جمله پارکینسون، دیابت، بیماری‌های کلیه و سرطان دارای بوهای خاصی هستند. به طور مثال نفسی که بوی آمونیاک می‌دهد، یکی از نشانه‌های بیماری نارسایی کلیه است. یا هنگامی که کبد پردازش سموم را متوقف کند، آلاینده‌‌ها در ادرار، عرق و حتی تنفس فرد بیمار تجمع خواهند کرد و بویی شبیه به بوی ماهی خام شکل خواهد گرفت. افراد مبتلا به دیابت می‌توانند تنفسی با بوی میوه‌ای داشته باشند و...

دانشمندان در پاسخ به این سؤال که چرا بیماری‌ها دارای بوی خاصی هستند می‌گویند که بیماریی‌ها شیوه‌ی کارکرد بدن را تغییر می‌دهند. در حقیقت، بیماری منجر به افزایش فرآیندهای بیوشیمیایی جدید و متفاوتی در بدن می‌شود. این فرآیندها ممکن است منجر به تولید ترکیبات آلی فرار¹ کوچک شوند. این ترکیبات آلی می‌توانند از طریق خون به ریه‌‌ها و دیگر نقاط بدن حمل شده و در بازدم، ادرار و عرق آزاد شوند.

امروزه، بیماری سرطان یکی از علت‌های اصلی مرگ و میر در جهان است و استفاده از یک وسیله‌ی غیرتهاجمی، ارزان و کارآمد برای تشخیص زود هنگام سرطان، یک چالش حیاتی برای سلامت عمومی است. یکی از روش‌های جالب که مدت‌هاست ذهن دانشمندان را درگیر کرده، تحقیقات مربوط به بوهای مرتبط با سرطان است که البته بینی انسان لزوماً نمی‌تواند آن‌ها را تشخیص دهد. با توجه به این حقیقت علمی که سلول‌های تغییر ماهیت یافته‌ی سرطانی، بویی خاص از خود ساطع کرده که آن‌ها را از سایر سلول‌ها متمایز می‌کند؛ ایده‌ی استفاده از حس بویایی حیوانات در حیطه‌ی پزشکی جهت شناسایی بیماری‌هایی هم‌چون سرطان به‌ کار گرفته شده‌ است.

پژوهشگران مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه دریافتند که گونه‌ای مورچه موسوم به «فورمیکا فوسکا» حس بویایی خوبی دارد و می‌تواند سلول‌های سرطانی را از سلول‌های سالم انسان تشخیص دهد. محققان آزمایش‌هایی را با ۳۶ مورچه در محیط آزمایشگاهی انجام دادند. ابتدا، مورچه‌ها را در معرض بوی نمونه‌ای از سلول‌های سرطانی انسان قرار دادند. سپس، برای پاداش، محلول قندی به مورچه‌ها داده شد. در مرحله‌ی دوم، مورچه‌ها در معرض دو بوی متفاوت قرار گرفتند؛ بوی سلول‌های سالم و بوی سلول‌های سرطانی. پژوهشگران هم‌چنین، مورچه‌ها را در معرض بوی سلول‌های ناشی از انواع سرطان‌های مختلف قرار دادند. در طول این تحقیق، مشخص شد که مورچه‌ها نه تنها می‌توانند بین سلول‌های سرطانی و غیرسرطانی تفاوت را تشخیص دهند بلکه قادر هستند نوع سلول‌های سرطانی را نیز تشخیص دهند.

مورچه‌ها سیستم بویایی بسیار توسعه‌یافته‌ای دارند. روی سر مورچه یک جفت شاخک یا آنتن وجود دارد. این شاخک‌ها مدام حرکت می‌کنند، زیرا شاخک‌ها معمولی نیستند، بلکه اندام‌های بویایی جانور نیز به شمار می‌روند؛ بنابر این، مورچه در عین حال که فاقد بینی است، ولی حس بویایی دارد! مورچه‌ها برای استشمام بوها از سلول‌های عصبی ویژه‌ای مرتبط با موهای ریز روی شاخک‌های خود استفاده می‌کنند.

دانشمندان پس از انجام آزمایش‌های گسترده روی حس‌ بویایی مورچه‌ها دریافتند که این جانداران نسبت به تغییرات شیمیایی محیط بسیار حساس‌اند و نورون‌های حسی آن‌ها قادر به پاسخ‌گویی به انواع بوهای مختلف هست. در این آزمایش‌ها، محققان الکترودهای بسیار ظریفی روی موی حسی شاخک‌های موجود در سر مورچه‌ها نصب و سپس با ترشح هیدروکربن‌های مختلف میزان واکنش و پیام عصبی ارسالی را ذخیره کردند. در آزمایش‌های انجام شده مشخص شد که مورچه‌ها قادر به شناسایی انواع مختلف مواد شیمیایی هستند.

البته این نخستین بار نیست که دانشمندان از حس‌بویایی حیوانات برای یافتن سلول‌های سرطانی استفاده می‌کنند. پژوهشگران توضیح دادند که بینی سگ‌ها نیز برای تشخیص موارد پزشکی مناسب است و برای شناسایی ترکیبات آلی فرّار، ویژه سرطان استفاده می‌شود؛ اما، آموزش آن‌ها برای انجام دادن این کار، به چندین ماه تا یک سال زمان نیاز دارد. این در حالی است که مورچه‌ها در این زمینه پتانسیل بالایی دارند و قادر به یادگیری بسیار سریع با هزینه‌ی کم‌تر و به صورت کارآمد هستند. محققان بر این باورند که می‌توان مورچه‌ها را با آزمایش‌های بسیار کم و در زمانی کم‌تر از سی دقیقه آموزش داد و به انجام این کار مقید کرد.

پژوهشگران خاطرنشان کردند که کارایی این روش باید با استفاده از آزمایش‌های بالینی روی انسان ارزیابی شود؛ اما نتایج اولیه‌ی آزمایش‌ها بسیار امیدوارکننده است.

1. ترکیبات آلی‌ فرّار، ترکیبات شیمیایی‌ای هستند که در دمای اتاق دارای فشار بخار بالایی هستند. این فشار بخار بالا که به دلیل پایین بودند نقطه‌ی جوش این مواد است، موجب می‌شود که تعداد مولکول‌های قابل توجهی از این مواد در اثر فرایند تبخیر یا تصعید به حالت گاز درآمده و در هوای اطراف منتشر شوند؛ مثل مواد بودار یا عطرها...