للاستشعار الكيميائي تطبيقات في مجالات عدة منها الأمن الداخلي، إلا أن الأجهزة المصممة لهذه المهمة، والتي يشار إليها على نطاق واسع باسم «أنوف إلكترونية»، لها قدرات محدودة مقارنةً بقدرات الطيف الترددي الواسع للنظام الشمّي البيولوجي. وللتغلب على هذه المشكلة عمل فريق بحثي أميركي من جامعة واشنطن، على حل إلكتروني بيولوجي يستفيد بشكل مباشر من المجموعة الغنية من أجهزة الاستشعار الشمّية والإطار الحسابي العصبي المتطور المتاح في نظام حاسة الشمّ بدماغ نوع من الجراد المعروف باسم «الجندب الأميركي». وخلال دراسة نُشرت في العدد الأخير من دورية (biorxiv)، 11 فبراير (شباط) 2020، أوضح الباحثون أنهم عملوا على تنشيط مجموعات فرعية مختارة من الخلايا العصبية في دماغ الجندب الأميركي، بحيث تقدم عند التعرض لمختلف الأنواع الكيميائية المتفجرة مثل (DNT، TNT) بصمة فريدة، ليتم الإبلاغ فوراً عن وجود متفجرات. ويحمل الجراد المستنشق، وفق النظام الذي تم الإبلاغ عنه في الدراسة، حقائب صغيرة جداً على الظهر مصمَّمة لنقل البيانات الخاصة بالكشف عن المواد الكيميائية المتفجرة، حيث تنتقل الإشارات منها لاسلكياً إلى جهاز كومبيوتر. وتتم هذه العملية برمتها خلال بضع مئات من الملي ثانية من تعرض الجراد للأبخرة، وأُجريت اختبارات أثبتت كفاءتها في الكشف عن أبخرة مواد المتفجرات. وخلال هذه الاختبارات، قام الفريق البحثي بتعريض الجراد لأبخرة متنوعة من مواد متفجرة مثل (تي إن تي) و(دي إن تي)، وغير متفجرة، وكان الجراد قادراً على التمييز بين الأنواع المتفجرة وغير المتفجرة بنسبة دقة تصل إلى نحو 80%، واستمرت أدمغة الجراد في اكتشاف المتفجرات بنجاح لمدة تصل إلى سبع ساعات قبل أن تصبح مرهقة وماتت في النهاية. وبدأت هذه الأبحاث على استخدام الجراد كآلية استشعار للمواد المتفجرة عام 2016 عندما كان باراني رامان، أستاذ مشارك في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة واشنطن، وفريقه البحثي، يدرسون كيفية تلقي الإشارات الحسية ومعالجتها في أدمغة الجراد. ويقول تقرير نشرته شبكة (Science X Network) بالتزامن مع نشر الدراسة: «لفت انتباه رامان وفريقه البحثي، المعالجة الشمّية الأساسية في الجراد، فركزوا على كيفية استقبال الإشارات الحسية ومعالجتها في أدمغتها البسيطة نسبياً، وقاموا بصياغة الطريقة التي يمكن من خلالها استغلال هذه الميزة». ويأتي توظيف الجراد في هذه المهمة ضمن توجه سائد عالمياً في علم الطب الشرعي، يستخدم الحشرات في مجال الكشف عن الجرائم. يقول الدكتور علي رسمي، أستاذ الحشرات بالمركز القومي للبحوث، والرائد في هذا المجال، ل«الشرق الأوسط» إن استخدام الجراد «فكرة جديدة تضاف إلى قائمة أفكار أخرى تستخدم الحشرات في مجال البحث الجنائي، منها تحديد زمن الوفاة من خلال تحديد عمر الدودة التي وضعها الذباب الأزرق على الجثة، وأبحاث أخرى تستخدم حشرة العناكب في الكشف عن تهريب المخدرات». ويضيف: «من خلال تحديد الخبراء سلالات العناكب الموجودة على شحنات المخدرات، يمكن التعرف على بلد المنشأ التي زُرعت فيه النباتات المخدرة».
