Châu chấu được huấn luyện để dò tìm chất nổ?

Các nhà khoa học ứng dụng phỏng sinh học- kết hợp một con châu chấu với thiết bị điện tử hiện đại- tạo ra “robot châu chấu” có thể đánh hơi các chất nổ.

Các nhà khoa học cho rằng, châu chấu là côn trùng của tương lai. Không những thế loài côn trùng này còn có tác dụng bất ngờ khác.

Châu chấu – nguồn thực phẩm bổ dưỡng

Châu chấu là côn trùng ăn lá, có danh pháp khoa học là Caelifera thuộc bộ cánh thẳng (Orthoptera). Trong tiếng Việt, thông thường người ta phân biệt các loài Caelifera bằng hai tên gọi phổ biến nhất là châu chấu và cào cào, tùy theo hình dáng bề ngoài của phần đầu là bằng hay nhọn. Một số vùng gọi các loài đầu bằng là châu chấu và các loài đầu nhọn là cào cào, trong khi tại một số vùng khác thì ngược lại. Tuy nhiên, đầu nhọn hay đầu bằng không phải là một đặc điểm để phân loại trong khoa học và vì thế, theo một cách phân loại cụ thể nào đó, chúng có thể bao gồm cả châu chấu lẫn cào cào – vẫn được mệnh danh là “tôm bay”.

Châu chấu được đề cập trong Kinh thánh, Kinh Qur’an, và người Ai Cập cổ đại từng khắc chúng trên lăng mộ của họ. Trong lịch sử, bầy châu chấu đã tàn phá mùa màng và từng là nguyên nhân gây ra nạn đói và di cư của con người. Tuy nhiên, châu chấu là côn trùng ăn được, chúng được một số nền văn hóa trên khắp thế giới sử dụnglàm thực phẩm, được coi là một món ngon, được tiêu thụ tại nhiều nước châu Phi, Trung Đông và châu Á.

Châu chấu là một nguồn protein tuyệt vời, chứa nhiều loại axit béo,axit amin và khoáng chất. Theo cuốn “Côn trùng” của Steve Parker, các loài châu chấu khác nhau về hàm lượng protein, chiếm khoảng 50-60% trọng lượng khô – nhiều hơn protein so với bò. Tuy nhiên, protein của một số loài châu chấu không được coi là hoàn chỉnh vì thiếu axit amin methionine, mà cơ thể con người không thể tự tạo ra được. Hàm lượng protein theo trọng lượng tươi nằm trong khoảng 13-28% đối với châu chấu trưởng thành, so với 19-26% đối với thịt bò. Một kg châu chấu ruộng ngô có thể chứa gấp đôi protein so với một kg thịt (thịt bò, thịt lợn, thịt gà) và tương đương hàm lượng protein của cá ngừ.

Châu chấu – côn trùng của tương lai; Nguồn: joeleagle.files.wordpress.com

Tỷ lệ chất béo trong châu chấu sa mạc thấp hơn so với tỷ lệ protein của chúng – ở mức gần 12%; tỷ lệ của axit béo bão hòa và không bão hòa tương ứng là 44 và 54%; hàm lượng cholesterol không đáng kể. Trong số các axit béo, axit palmitoleic, oleic và linolenic là phong phú nhất. Châu chấu chứa iốt, phốt pho, sắt, canxi, magiê, selen, cũng như omega-3, axit folic, B12… (có khả năng làm chậm quá trình trao đổi chất và hỗ trợ giảm cân), và không chứa kháng sinh hoặc kích thích tố. Hàm lượng carbohydrate rất thấp làm châu chấu trở thành lựa chọn hoàn hảo cho một số chế độ ăn kiêng.

Trước đây, châu chấu được thu hoạch từ thiên nhiên vì chúng khó phát triển trong điều kiện nuôi nhốt. Hiện nay, thực tiễn cho thấy, nuôi châu chấu ít gây hại cho khí hậu hơn so với các ngành công nghiệp thịt và sữa vì thải ít khí nhà kính hơn, sản xuất ít tốn tài nguyên hơn, và cần ít đất hơn. Châu chấu được coi là ngon nhất trong số các loại côn trùng ăn được, vượt trội dế và giun ở mọi khía cạnh; chứa nhiều protein hơn 20% so với dế và nhiều hơn so với giun ăn. Với nhu cầu về nguồn protein thay thế lành mạnh và bền vững hơn, châu chấu cung cấp một giải pháp ưu việt ở mọi khía cạnh: dinh dưỡng tốt hơn, hiệu quả canh tác cao hơn và chế biến tối thiểu.

Có mùi và vị trung tính so với hương và vị riêng biệt của dế và giun, châu chấu sẽ là một phụ gia lý tưởng hơn đối với các nhà sản xuất thực phẩm. Và quan trọng nhất là xu hướng bầy đàn khiến chúng thích hợp hơn trong việc thâm canh. Viện Sinh học thuộc Đại học Tự trị Quốc gia Mexico (UNAM) khuyến nghị sử dụng châu chấu do chúng chứa hàm lượng vitamin A, B và C và protein cao (62,93% tổng protein, trong đó 89,63% là có thể tiêu hóa). Chúng thậm chí còn giàu protein hơn sữa và cá, cung cấp nhiều năng lượng hơn lúa mì, dễ tiêu hóa và giúp cải thiện tiêu hóa. Việc ăn châu chấu làm giảm cơ hội phát triển các bệnh lây từ động vật sang người như cúm H1N1, nhiễm E.coli và salmonella…

Mức phổ biến thức ăn từ 1.900 loài côn trùng; Nguồn: dw.com

Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn của châu chấu là 1,7kg/kg, trong khi đối với thịt bò thường vào khoảng 10-13kg/kg, tức là châu chấu có thể sản xuất protein rẻ hơn và tác động môi trường ít hơn 10 lần so với bò. Chăn nuôi gia súc là một trong những ngành sản xuất kém thân thiện với môi trường nhất – thải khícarbon dioxide và mê-tan. Nếu không đủ lượng nước và đất cần thiết để chăn nuôi, sản xuất thịt bò không bền vững. Ngoài ra, trong thực tế, một nửa số ngô thế giới được dùng để nuôi bò, với mức 1 tấn/con. Sẽ là lý tưởng nếu ngô được sử dụng để nuôi người và côn trùng ăn được. Đáng tiếc, đề xuất bền vững, rẻ và thân thiện với môi trường này sẽ phải đối đầu không chỉ với những trở ngại về công nghệ, mà còn với lợi ích của ngành công nghiệp thực phẩm, chăn nuôi và phân bón, vốn nuôi sống gần một nửa dân số thế giới.

Châu chấu dò tìm chất nổ

Chất nổ được sử dụng ngày một nhiều không chỉ trong lĩnh vực quân sự-quốc phòng mà cả trong các ngành kinh tế khác. Hiện tại, các máy phân tích hóa học là dụng cụ phổ biến được sử dụng để phát hiện chất nổ, tuy nhiên, đây là những thiết bị cồng kềnh, đắt tiền, phức tạp và có nhiều nhược điểm. Các nỗ lực phát triển một thiết bị được gọi là “mũi điện tử” bắt chước khả năng đánh hơi của động vật để dò tìm chất nổ, đã gặp rất nhiều khó khăn, thiếu độ chính xác, độ nhạy và phạm vi ứng dụng…

Các nhà khoa học tại Đại học Washington ở St. Louis đã ứng dụng phỏng sinh học – kết hợp một con châu chấu với thiết bị điện tử hiện đại – tạo ra “robot châu chấu” có thể đánh hơi các chất nổ như TNT với độ chính xác cao. Họ cấy điện cực trực tiếp qua thùy râu của não con côn trùng để đọc tín hiệu não được kích hoạt khi ngửi thấy chất nổ hóa học. Khi cảm nhận mùi hóa chất trong không khí, các tín hiệu điện được gửi đến một phần của bộ não châu chấu. Những tín hiệu này được truyền không dây từ một thiết bị điện tử tinh vi gắn trên lưng con châu chấu đến máy tính.

“Robot châu chấu” dò chất nổ; Nguồn: labs.seas.wustl.edu

Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hơi của các vật liệu nổ khác nhau gồm TNT và DNT, cùng chất không gây nổ là không khí nóng và benzaldehyd. Sau đó, gắn lên những con châu chấu một “ba lô” cảm biến để ghi lại và truyền xung thần kinh của chúng theo thời gian thực về máy tính – nơi xung thần kinh được giải mã. Kết quả cho thấy, hoạt động thần kinh của bảy con châu chấu có độ chính xác khoảng 80%, trong khi với một con riêng lẻ – 60%. Bộ não của châu chấu phát hiện thành công chất nổ trong vòng bảy giờ sau khi được cấy điện cực, có thể xác định địa điểm có nồng độ hơi chất nổ cao nhất.

Các nhà khoa học tại Đại học Washington đã phát hiện ra rằng, mùi kích thích hoạt động thần kinh, cho phép châu chấu xác định chính xác một mùi đặc trưng, ngay cả khi có các mùi khác. Trong một nghiên cứu khác, họ cũng đã phát hiện thấy, châu chấu được huấn luyện để nhận biết một số mùi nhất định có thể làm được việc đó ngay cả khi có các mùi khác hoặc trong các điều kiện chung khác nhau. Nhóm nghiên cứu đang có ý tưởng sử dụng châu chấu như một hệ thống sinh học để thu thập mẫu bằng điều khiển từ xa.

Hệ thống khứu giác chó khá tin cậy, tuy nhiên, khó khăn và thời gian cần thiết để huấn luyện và nuôi dưỡng những con vật này, cùng nhiều lý do khác, đặt ra thách thức đáng kể cho việc ứng dụng rộng rãi hơn. Dự án kéo dài 3 năm do Hải quân Mỹ đặt hàng Đại học Washington được tiến hành từ năm 2016 với mức đầu tư 750 triệu USD dự kiến không chỉ phục vụ cho nhu cầu quốc phòng, mà còn cho mục đích hòa bình, theo hướng nghiên cứu phát triển phương pháp lai – dựa trên côn trùng và cảm biến hóa học để phát hiện chất nổ. Có cơ sở để tin rằng, đến một ngày nào đó, châu chấu sẽ thay thế chó trong việc dò tìm chất nổ.

Theo Lê Ngọc/VOV