Bienen als Bombenschnüffler

Wissenschaftler am Los Alamos National Laboratory in New Mexico haben in einer Studie gezeigt, dass sich Bienen zur Identifikation von Explosivstoffen wie Triacetontriperoxid (TATP) einsetzen lassen. TATP soll auch das Sprengmittel gewesen sein, das Terroristen bei den im Sommer verhinderten Bombenanschlägen auf mehrere Flugzeuge in Großbritannien verwenden wollten.

Insektenkundler wissen bereits seit langem, dass sich Bienen viele verschiedene Gerüche unterscheiden können – darunter auch die Dämpfe, die Explosivstoffe abgeben. Deshalb könnte man die Bienen in abgeschlossenen Behältern einsetzen – als zuverlässige und vor allem kostengünstige lebende Detektoren.

Timothy Haarmann, Leiter des so genannten "Stealthy Insect Sensor Project", konnte 50 Bienen in nur zwei bis drei Stunden auf TATP trainieren. Ist der Stoff vorhanden, fahren die Honigsammler ihren Saugrüssel aus, den sie sonst zum Saugen von Nektar verwenden. "Das sieht so aus, als würde uns die Bienen ihre Zunge herausstrecken", so Haarman.

Das Training basierte auf einer bereits seit längerem bekannten Methode, die die Vorliebe der Insekten für Zuckerwasser nutzt. "Hält man Zuckerwasser in die Nähe der Tiere, fahren sie reflexartig ihren Rüssel aus", erklärt Haarmann.

Um dies auch bei Explosivstoffen zu erreichen, kombinierten die Forscher zunächst die Zielsubstanz mit Zuckerwasser und präsentierten das Gemisch dann den Insekten. Lange genug angewendet, konnten die Tiere dann auch den spezifischen Geruch allein identifizieren. Nach dem Training reagierten die Insekten mit ihren Saugrüsseln bereits, wenn einfach nur Explosivstoffe präsent waren.

Wie sich im Experiment zeigte, erkannten die Tiere auch niedrige Dosen der Substanz. Laut dem Chemiker Robert Wingo, der ebenfalls an dem Projekt beteiligt war, erwiesen sich die Bienen dabei als wesentlich empfindlicher als viele vom Menschen hergestellte Detektoren: "Sie erkannten TATP, während die Instrumente, die ich in meinem Labor habe, dies nicht konnten."

Honigbienen können Explosivstoffe außerdem auch in komplizierten Geruchsumfeldern erkennen – etwa innerhalb der vielen unterschiedlichen Düfte und Ausdünstungen, die einen Menschen umgeben. "Gut trainierte Tiere erkannten Explosivstoffe auch dann, wenn sie gleichzeitig von Cremes, Deos oder Tabakprodukten abgelenkt wurden", erklärt Wingo. Auch mit anderen Explosivstoffen funktionierte das Training: "Zu unserer Überraschung konnten die Bienen sogar in Motorenöl getauchtes TNT erkennen. Selbst wenn Insektenschutzmittel präsent war, konnten sie den Sprengstoff erkennen."

Haarmanns tierischer Detektor setzt auf Bienen, die sich in Röhrchen befinden. So lässt sich die Saugrüsselbewegung leicht überwachen. Leider halten die Tiere dabei nicht sehr lange durch: "Nach ungefähr 48 Stunden ist die Sterblichkeit sehr hoch", erklärt Haarmann. Es bedeute viel Stress für die Insekten, eingeschlossen zu sein. Zudem zeigte sich, dass nicht alle Tiere zur Erkennung von Explosivstoffen geeignet waren: Ähnlich wie bei Hunden ließen sich einige erfolgreicher trainieren als andere. "Wir würden die Bienen ja gerne als keine, gut funktionierende Roboter betrachten, aber einige von ihnen reagierten einfach zuverlässiger als andere", sagt Haarmann.

Jerry Bromenshenk, Bio-Wissenschaftler an der University of Montana, gilt als einer der Pioniere bei den tierischen Detektoren. Er hat bereits Bienenkolonien so trainiert, dass sie Explosivstoffe, Drogenlabore oder Tote erkannten. Er setzt allerdings auf ein andere Methode als Haarmann: Seine Tiere dürfen sich frei an der Luft bewegen. Erkennen sie den Zielgeruch, werden sie langsamer und umfliegen den Bereich. Mit Audio-, Video- und Laser-Systemen analysierten Bromenshenk und seine Kollegen Flugmuster Tausender trainierter Bienen und erstellten so Karten mit den wahrscheinlichsten Geruchsorten. Werden mehrere Zehntausend Tiere eingesetzt, lassen sich laut dem Forscher schnell Gebiete von mehr als einem Kilometer erfassen. Bromenshenk glaubt dennoch, dass Haarmanns "Bienenkisten"-Ansatz ebenfalls seine Berechtigung hat: "Frei fliegende Bienen lassen sich nun einmal schlecht an Flughäfen einsetzen."

Jim Tumlinson, Insektenkundler und Direktor des Center for Chemical Ecology an der Pennsylvania State University, sieht bei all diesen Vorhaben noch das Problem der täglichen Praxis: "Wie schaffen wir es, dieses Verhalten wirklich zuverlässig auszunutzen?"

Tumlinson hat die biomechanischen Vorgänge bei Baumwollkapselkäfern und parasitären Wespen untersucht. Er glaubt inzwischen, dass sich die Forscher besser Inspirationen aus der Natur suchen sollten, abstatt die Tiere selbst zu verwenden. So arbeitet Tumlinson derzeit mit einem multidisziplinären Team von Forschern an einem mechanischen Sensor, der die Vorgänge in den Antenne von Insekten nachbildet.

Es sei schwierig, vom Institut in die Außenwelt zu gehen. "Im Labor ist es leicht, Insekten relativ zuverlässig arbeiten zu lassen." Draußen sei es hingegen schwieriger, da die Bedingungen schlechter zu kontrollieren seien: "Es wird wesentlich problematischer." Die hohe Geruchsempfindlichkeit der Bienen sei dennoch zu faszinierend, um sie einfach zu ignorieren: "Es ist sehr verlockend, damit etwas anzufangen. Vielleicht gelingt es uns ja doch."

Haarmann und sein Team führen unterdessen bereits erste Feldtests durch – der Forscher glaubt, dass ein Bombendetektor auf Bienen-Basis in rund einem Jahr tatsächlich einsatzbereit wäre. Seine Zielvorstellung sind unter anderem ferngesteuerte Roboter, die sich auf dem Schlachtfeld einsetzen lassen. Diese könnten eine kleine Armee eingeschlossener Honigbienen zu einer unkonventionellen Spreng- und Brandvorrichtung oder einer möglichen Autobombe bringen. Fahren die trainierten Tiere dann ihren Rüssel aus, befindet sich die Bombe womöglich in der Nähe.

Dass dabei Tiere sterben, gefällt dem Hobby-Imker und Bienenzuchtlehrer zwar nicht – doch das größere Ziel, die Verhinderung von Attentaten, sei wichtiger. Haarmanns Kollege Wingo litt während der 18 Monate, die das Projekt nun schon läuft, an etwas ganz anderem: An unzähligen Bienenstichen. "Ich finde die Sache ja außergewöhnlich spannend", lacht er, "aber Bienenstiche machen einfach keinen Spaß".

Übersetzung: Ben Schwan. (wst)