Доктор Пес. Как наши лучшие друзья становятся нашими врачами. Мария Гудаваж
рой значилось, что внутри тарелка объемом 500 мл от фирмы «Corelle». Я понятия не имела, что на самом деле там лежит. Пока Гас облаивал отъезжающий грузовичок «UPS», я посмотрела на посылке имя отправителя. Совершенно точно, внутри никакая не тарелка.
Пару недель назад Мэтью Стэймейтс, доктор наук, инженер-физик из Государственного института стандартов и технологий, сказал, что пришлет мне кое-что интересненькое. Чувствуя себя словно на Рождество, хоть дело и было в мае, я провела ножом по бороздке в верхней части коробки, прорезая клейкую ленту. Створки распахнулись, словно двойные двери, явив моему взору ком мятой коричневой бумаги. Я вытащила его наружу. Что же мне все-таки прислали?
Гасу тоже было любопытно. Он стоял рядом со мной возле кухонного стола, улыбаясь во всю свою золотистую лабрадорскую физиономию и переводя взгляд больших карих глаз с меня на посылку и обратно.
«Открывай же! Что там у нас?»
Я отогнула один угол бумаги, потом другой. Выглянуло что-то белое цилиндрической формы. Кружка, что ли? Кружка? Я поспешно сорвала остатки упаковки.
У меня в руках была копия собачьего носа из прочного промышленного пластика. Не какая-нибудь дешевая поделка, маска собаки для карнавала, а выполненная на 3D принтере модель носа в натуральную величину. Она была белая, за исключением мягкого черного ринариума (влажной и холодной мочки носа) с идеально точно переданными ноздрями вплоть до маленьких загнутых щелочек по бокам.
Изнутри этот нос был полым. Он не повторял замысловатой анатомии, благодаря которой собаки так тонко чуют запах. Если держать его ноздрями вниз, он напоминал необычную, какую-нибудь японскую чайную чашку, которую невозможно ровно поставить на стол. На пластике была маркировка «NIST».
Из интервью с доктором Стэймейтсом я знала, что он сам создал этот нос. Он использовал файлы CAD, полученные от коллеги-физика Брента Крейвена, доктора наук, который создал также модель внутреннего устройства носа той же собаки[1].
По сравнению с моделью доктора Крейвена, этот нос был совсем простенький. Однако даже такая незамысловатая конструкция значительно увеличивала точность распознавания запахов, когда использовалась в «нюхательных» системах. Когда доктор Стэймейтс с коллегами применили ее дизайн в оборудовании для распознавания дыма, повторив и способ обоняния собаки (вдох и выдох примерно 5 раз в секунду, а не просто втягивание носом воздуха, то есть повторная проверка), точность распознавания увеличилась в 16 раз.
Такой способ имитации собачьего обоняния в сочетании с уже существующими технологиями может оказать значительное влияние на развитие распознавания запахов. Как пишут доктор Стэймейтс и его коллеги в престижном журнале Nature: «Уроки, полученные от собаки, помогут нам снабдить следующее поколение системами распознавания взрывчатых веществ, наркотиков, патогенов и даже рака по запаху…»
Получается, даже сама внешняя форма собачьего носа может помочь в создании технологий, способных спасать жизни? Вот это да!
Я пишу про собак уже 30 лет. Я была счастлива посвятить свою журналистскую карьеру этим преданным, забавным, умным и красивым животным и теперь нахожу особое удовольствие в том, чтобы читать и писать книги про них. Никогда еще сердцу, разуму и… носу собаки не уделялось столько внимания, как сегодня.
Пока я писала эту книгу, искусственный нос стоял на углу моего рабочего стола. Он «смотрел» на меня своими мягкими пластмассовыми ноздрями, подбадривал и напоминал о главной теме этой работы.
Собаки могут учуять одну ароматическую частицу на триллион. Крейг Энгл, доктор наук, один из руководителей центра по изучению сфер применения собак в Ветеринарном колледже Обернского университета (мы вернемся к нему в главе про распознавание рака, так что запомните это имя), сравнивает это со способностью обнаруживать чайную ложку определенного вещества в миллионе галлонов воды, что примерно равняется содержимому двух олимпийских бассейнов.
Наше собственное обоняние гораздо лучше, чем мы традиционно полагаем. Но его возможности ограничены. У собак есть перед нами большое преимущество, благодаря особой анатомии. У нас в носу около 6 млн обонятельных рецепторов. У собак же их около 300 млн. Они воспринимают запах трехмерно, по-отдельности каждой ноздрей, что помогает обнаруживать его источник. И мозг их в запахах разбирается лучше нашего.
Однако, как бы они ни были хороши, собаки отнюдь не лучшие «нюхачи» в мире, по крайней мере с точки зрения генетики. Японцы, исследовавшие 13 млекопитающих, показали, что у африканского слона за обонятельные рецепторы отвечает вдвое больше генов, чем у собак. Крысы, мыши, коровы и лошади тоже идут впереди них. Человек слегка опережает остальных приматов, у которых генов, связанных с обонянием, меньше, чем у остальных испытуемых. Ученые не включили в группу наблюдения медведей, которые славятся своим феноменальным обонянием, акул и других не-млекопитающих, знаменитых тонким нюхом.
Однако даже если в сфере обоняния собаки и не главные звезды на нашей планете, они совершенно точно в первых рядах, когда речь идет о сотрудничестве
Чей же нос, как на ксероксе, скопировали ученые? За основу был взят орган обоняния суки лабрадора, голову которой доктора Крейвен и Стэймейтс заполучили, когда еще учились в Университете Пенсильвании, жили в одной комнате в общежитии и проводили исследования в лаборатории газовой динамики. Они искали более совершенный способ обнаружения взрывчатых веществ и наркотиков и хотели создать по-настоящему точную компьютерную модель этого «уникального химического детектора», то есть собачьего носа. Голову, законсервированную с помощью формальдегида, они хранили у себя в холодильнике, пока не разработали на основании снимков МРТ модель ее внутреннего и внешнего строения.