Per 27 anni l'Angola è stata attanagliata dalla guerra civile. Mezzo milione di vite umane sono state perse e la fauna selvatica, pure, fu decimato per sostenere le truppe. Rinoceronti ed elefanti divennero bersagli preziosi:il corno di rinoceronte e l'avorio fungevano da valuta per le armi tra le forze ribelli.

Durante il conflitto le popolazioni di elefanti sono fuggite oltre il confine in Botswana, Zambia e Repubblica Democratica del Congo. Quando la guerra finì nel 2002, le popolazioni animali iniziarono lentamente a tornare ai loro pascoli prebellici. Ma rimaneva un enorme problema:milioni di mine erano ancora sul posto e inesploso in tutta l'Angola. Molti elefanti sono stati uccisi e mutilati dagli esplosivi mentre tentavano di ricolonizzare.

I dati raccolti dagli elefanti dal collare che si spostano nelle aree colpite hanno mostrato che le mandrie evitavano i campi minati. Ciò ha suggerito che almeno alcuni degli elefanti di ritorno avevano associato i campi minati con il pericolo. Su cosa potrebbe basarsi questa associazione? Gli elefanti che evitavano i campi minati avevano visto altri uccisi in quelle aree? O avevano associato l'odore delle mine con il pericolo, estrapolando il rischio ad altre aree in cui era presente l'odore?

Non siamo riusciti a rispondere a tutte queste domande. Per restringere la nostra ricerca, io e i miei colleghi abbiamo cercato di scoprire se gli elefanti potevano annusare il componente principale delle mine antiuomo:il Trinitrotoluene (TNT).

Il TNT ha una bassa volatilità, la facilità con cui una sostanza si muove nella colonna d'aria. Questo rende difficile rilevare l'odore. Ma alcuni animali sono eccellenti sniffatori di mine antiuomo, tra cui cani e ratti martellati del Gambia. Anche le api sono brave in questo.

Aspetto genetico

Ciò che dà a un animale un ampio senso dell'olfatto dipende da quanti diversi tipi di recettori olfattivi ha, e questo è determinato dai geni della specie.

Gli elefanti africani hanno più del doppio del numero di geni associati alla ricezione olfattiva rispetto ai cani:circa 2000 contro gli 811 dei cani. Ciò suggerisce che l'olfatto deve svolgere un ruolo enorme nella vita degli elefanti. Infatti, gli elefanti hanno il numero più alto di qualsiasi specie testata fino ad oggi, il che significa che potrebbero essere i migliori odoratori del regno animale.

Non solo eravamo ansiosi di scoprire se potevano rilevare il TNT usando l'olfatto, ma anche come le loro capacità rispetto a quelle di persone altamente preparate, Cani anti-TNT.

Per fare questo, abbiamo chiesto l'aiuto di tre elefanti africani a "Adventures With Elephants" - una struttura di turismo educativo focalizzata sulla sensibilizzazione sulla conservazione. Utilizzando tecniche di allenamento basate sulla ricompensa, abbiamo addestrato gli elefanti a indicare ogni volta che potevano sentire l'odore di TNT in una fila di salve, campioni non maleodoranti inizialmente e poi successivamente, odori distrattori altamente volatili.

I campioni erano singole carte da filtro caricate con tracce di uno dei seguenti odori:TNT; petrolio; acetone; candeggina; detergente; Tè; o niente del tutto (vuoti). Queste carte da filtro, o campioni, sono stati posti singolarmente in un secchio, e i secchi dei campioni (otto in totale) sono stati posizionati a 6 metri di distanza, in linea retta. Gli elefanti sono stati addestrati a camminare lungo la linea e ad esaminare ogni secchio, alzando la zampa anteriore e agitandola sul secchio prescelto ogni volta che pensavano di sentire l'odore di TNT.

I risultati suggeriscono che gli elefanti sono persino migliori in un aspetto del processo di annusare rispetto ai cani, gli animali attualmente considerati il ​​gold standard nel rilevamento delle mine antiuomo.

Sensibilità e selettività

Due metriche, sensibilità e selettività, sono incredibilmente importanti nella scienza dei rilevamenti. Le misurazioni di questi consentono ai ricercatori di comprendere le prestazioni di un biorilevatore come un cane o un elefante. Consentono inoltre confronti tra le specie.

Gli elefanti hanno mancato solo uno dei 97 campioni di TNT durante le nostre prove. Ciò si è tradotto in un fenomenale punteggio di sensibilità del 99,7%. La sensibilità è la propensione a segnalare la presenza di una sostanza bersaglio (in questo caso il TNT). In confronto, i punteggi di sensibilità per i cani con rilevamento del TNT sono stati riportati come 93,7%.

Gli elefanti hanno fornito solo sei indicazioni false positive, scambiando cinque su 53 campioni di acetone e uno su 24 campioni di benzina per TNT. Questa frequenza incredibilmente bassa di falsi positivi ha portato a un punteggio di selettività rispettabile, ovvero, la propensione a indicare solo TNT, e non una qualsiasi sostanza odorosa – del 95,1%. Questo è un po' timido rispetto al punteggio del 100% riportato per i cani.

I nostri risultati indicano che gli elefanti hanno quasi il 5% di probabilità in più rispetto ai cani di indicare la presenza di TNT quando, infatti, non c'è nessuno. Ma i cani hanno quasi il 6% di probabilità in più di perdere il TNT rispetto agli elefanti. Ovviamente è meglio che i rilevatori di TNT siano soggetti a falsi positivi piuttosto che a falsi negativi:infatti potrebbe essere la differenza tra la vita e la morte.

Applicazione del mondo reale

Quindi questo significa che gli elefanti dovrebbero assumere i compiti dei cani che annusano il tritolo?

No, assolutamente no. Non abbiamo alcuna intenzione di mettere in pericolo gli elefanti:le loro dimensioni e il loro peso li rendono completamente inadatti ad essere rilevatori di TNT sul campo.

Ma le squadre di elefanti a distanza potrebbero fungere da prezioso supporto per le attuali operazioni di sminamento in paesi come l'Angola.

I campioni raccolti tramite il tracciamento di odori esplosivi a distanza da veicoli senza equipaggio come i droni potrebbero essere inviati agli elefanti per lo screening. Le informazioni raccolte dagli elefanti di rilevamento TNT potrebbero essere trasmesse alle squadre di sminamento che lavorano in prima linea, anche prima di essere schierati. Questo sistema di allerta precoce potrebbe potenzialmente salvare la vita degli sminatori e dei loro compagni biosensori dedicati.

Altre aree da esplorare

La capacità degli elefanti di identificare e discriminare correttamente un profumo appreso da altri odori suggerisce che potrebbero essere utili anche in altri campi dei biosensori come la diagnosi precoce delle malattie.

I cani da rilevamento sono utilizzati in ambienti medici e biologici. Li ho usati io stesso come modello biologicamente rilevante per dimostrare che le vipere non sono rilevabili tramite l'olfatto.

I cani appositamente addestrati sono già sottoposti a screening per i tumori, diabete, epilessia, alieni invasivi, microbi e parassiti nocivi. Alcuni cani che abbinano i profumi sono persino in grado di abbinare i campioni raccolti agli individui, rinunciando alla necessità di test genetici costosi e dispendiosi in termini di tempo. La prestazione dei cani in questi campi è, nella maggior parte dei casi, dimostrandosi più affidabile dei dispositivi meccanici.

Gli elefanti potrebbero rivaleggiare con le capacità di sensibilità dei cani in questi campi, come hanno fatto per il rilevamento del TNT. Richiedono meno addestramento di manutenzione rispetto ai cani per tenerli sull'odore bersaglio. I nostri elefanti sono stati in grado di ripetere gli stessi test con grande successo un anno dopo la loro ultima prova, senza formazione di manutenzione intermedia.

Inoltre, data la loro longevità - possono vivere fino a circa 60 anni in natura - elefanti, una volta addestrato, potrebbero fungere da biosensori di vecchia data che sopravvivono di gran lunga a qualsiasi delle loro attuali controparti di biosensori.

E, importante, compiti biologicamente appropriati che coinvolgono comportamenti naturali per ottenere una ricompensa sono altamente stimolanti per gli animali in cattività. Quindi non solo gli elefanti potrebbero potenzialmente salvare vite umane mentre fiutano il pericolo, ma potrebbero anche divertirsi allo stesso tempo.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.