I 27 år greps Angola av inbördeskrig. En halv miljon människoliv gick förlorade och vilda djur, för, decimerades för att upprätthålla trupper. Noshörning och elefanter blev värdefulla mål – noshörningshorn och elfenben fungerade som valuta för vapen bland rebellstyrkorna.

Under konflikten flydde elefantpopulationer över gränsen till Botswana, Zambia och Demokratiska republiken Kongo. När kriget tog slut 2002 började djurpopulationerna långsamt återvända till sina betesmarker före konflikten. Men ett stort problem kvarstod:miljontals landminor stod stilla på plats och odetonerat över Angola. Många elefanter dödades och lemlästades av sprängämnena när de försökte återkolonisera.

Data som samlats in från halsbandelefanter som rörde sig genom de drabbade områdena visade att flockar undviker minfält. Detta antydde att åtminstone några av de återvändande elefanterna hade associerat minfält med fara. Vad kan denna förening grundas på? Hade de minfältsundvikande elefanterna sett andra dödas i dessa områden? Eller hade de förknippat lukten av landminor med fara, extrapolerar risken till andra områden där lukten fanns?

Vi kunde inte svara på alla dessa frågor. För att begränsa vår sökning började mina kollegor och jag ta reda på om elefanter kunde känna lukten av huvudkomponenten i landminor – Trinitrotoluene (TNT).

TNT har en låg volatilitet – den lätthet med vilken ett ämne rör sig in i luftpelaren. Detta gör det svårt att upptäcka med hjälp av lukt. Men vissa djur är utmärkta landminsniffare – bland dem hundar och gambiska råttor. Bin är också bra på det.

Genetisk aspekt

Vad som ger ett djur ett brett luktsinne beror på hur många olika typer av luktreceptorer det har, och detta bestäms av artens gener.

Afrikanska elefanter har mer än dubbelt så många gener förknippade med luktmottagning jämfört med hundar:cirka 2000 jämfört med hundars 811. Detta tyder på att lukten måste spela en enorm roll i elefanternas liv. Faktiskt, elefanter har det högsta antalet av alla arter som testats hittills, vilket innebär att de mycket möjligt kan vara de bästa luktarna i djurriket.

Inte bara var vi ivriga att ta reda på om de kunde upptäcka TNT med hjälp av lukt, men också hur deras förmågor jämfört med högutbildade, TNT-detektionshundar.

Att göra detta, vi tog hjälp av tre afrikanska elefanter på "Adventures With Elephants" – en pedagogisk turismanläggning fokuserad på att öka medvetenheten om bevarande. Använda belöningsbaserade träningstekniker, vi tränade elefanterna att indikera när de kunde lukta TNT bland en rad tomma, icke-illaluktande prover först och sedan senare, mycket flyktiga distraktorlukter.

Prover var individuella filterpapper laddade med spårmängder av en av följande lukter:TNT; petroleum; aceton; bleka; rengöringsmedel; te; eller ingenting alls (blanks). Dessa filterpapper, eller prover, placerades individuellt i en hink, och provhinkar (totalt åtta) placerades 6 meter från varandra, i en rak linje. Elefanterna tränades att gå längs linjen och undersöka varje hink, höjer sitt främre ben och viftar med det över den valda hinken när de trodde att de kunde känna lukten av TNT.

Resultaten tyder på att elefanter är ännu bättre på en aspekt av sniffningsprocessen än hundar, djuren som för närvarande anses vara guldstandarden vid upptäckt av landminor.

Känslighet och selektivitet

Två mått, känslighet och selektivitet, är otroligt viktiga inom detektionsvetenskap. Åtgärder av dessa tillåter forskare att förstå hur väl en biodetektor som en hund eller elefant presterar. De möjliggör också jämförelser mellan arter.

Elefanterna missade bara ett av 97 TNT-prover under våra försök. Detta översattes till en fenomenal känslighetspoäng på 99,7 %. Sensitivitet är benägenheten att indikera närhelst ett målämne (i detta fall TNT) är närvarande. I jämförelse, känslighetspoäng för TNT-detektionshundar har rapporterats till 93,7 %.

Elefanterna gjorde bara sex falskt positiva indikationer, misstog fem av 53 acetonprover och ett av 24 bensinprover för TNT. Denna otroligt låga frekvens av falska positiva resultat resulterade i ett respektabelt selektivitetspoäng – dvs. benägenheten att endast indikera TNT, och inte vilken lukt som helst – på 95,1 %. Detta är lite blyg för 100%-poängen som rapporterats för hundar.

Våra fynd tyder på att elefanter är nästan 5 % mer benägna än hundar att indikera närvaron av TNT när, faktiskt, det finns ingen. Men hundar är nästan 6% mer benägna att missa TNT än elefanter. Det är uppenbarligen bättre för TNT-detektorer att vara benägna att få falska positiva resultat snarare än falska negativa:i själva verket kan det vara skillnaden mellan liv och död.

Verkliga applikationen

Så betyder det att elefanter ska ta över TNT-snusande hundars uppgifter?

Nej, absolut inte. Vi har inga avsikter att sätta elefanter i fara:deras storlek och vikt gör dem helt olämpliga att vara TNT-detektorer på fältet.

Men avlägsna elefantlag skulle kunna fungera som ett värdefullt stöd för nuvarande minröjningsoperationer i länder som Angola.

Prover som samlats in via fjärrspårning av explosiv doft av obemannade fordon som drönare kan skickas till elefanterna för screening. Informationen som samlats in från TNT-detekteringselefanter kan vidarebefordras till minröjningsteam som arbetar vid frontlinjerna, även innan de sätts in. Detta tidiga varningssystem skulle potentiellt kunna rädda livet på minröjarna och deras hängivna biosensorkompisar.

Andra områden att utforska

Elefanters förmåga att korrekt identifiera och särskilja en inlärd doft från andra lukter tyder på att de också kan vara användbara inom andra biosensorfält som tidig upptäckt av sjukdomar.

Detektionshundar används i medicinska och biologiska miljöer. Jag har själv använt dem som en biologiskt relevant modell för att visa att puffadders inte går att upptäcka via lukt.

Specialtränade hundar screenar redan för cancer, diabetes, epilepsi, främmande invasiva, skadliga mikrober och skadedjur. Vissa doftmatchande hundar kan till och med matcha insamlade prover till individer, avstår från behovet av dyra och tidskrävande genetiska tester. Hundarnas prestation inom dessa områden är, i de flesta fallen, visa sig mer tillförlitliga än mekaniska anordningar.

Elefanter kan konkurrera med hundarnas känslighetsförmåga inom dessa områden, som de gjorde för TNT-detektion. De kräver mindre underhållsträning än hundar för att hålla dem på måldoften. Våra elefanter kunde upprepa samma test med stor framgång ett år efter deras senaste försök, utan mellanliggande underhållsutbildning.

Dessutom, med tanke på deras livslängd – de kan leva till cirka 60 år i naturen – elefanter, en gång tränad, skulle kunna fungera som långvariga biosensorer som långt överlever någon av deras nuvarande biosensormotsvarigheter.

Och, viktigt, biologiskt lämpliga uppgifter som engagerar naturliga beteenden för att få belöning är mycket stimulerande för fångna djur. Så inte bara kan elefanter potentiellt rädda liv samtidigt som de sniffar upp faror – de kan ha roligt samtidigt.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.