Een wesp heeft nooit een slechte dag

Het Amerikaanse ministerie van Defensie gaf aan Nederlandse onderzoekers geld om met sluipwespen uiterst lage concentraties springstoffen te detecteren.

Veiligheidsdeskundigen van TNO Defensie en Veiligheid en biologen van het Nederlands Instituut voor Oecologisch Onderzoek (NIOO) werken samen aan een nieuw detectiesysteem voor explosieven, waarbij het uitzonderlijke reukvermogen van sluipwespen wordt gebruikt voor de detectie.

De insecten hebben in een korte training geleerd om bijvoorbeeld de geur van TNT (trinitrotolueen, een springstof) te associëren met suikerwater. Daardoor reageren zij direct op minieme sporen van deze stof, als die met een luchtstroom door een gaatje in de bodem van hun hokje wordt gevoerd. Ze lopen onmiddellijk naar het gaatje toe en proberen erin te kruipen, in de hoop dat er voedsel is te vinden.

Insecten hebben geen neus, maar nemen geuren waar met hun antennes. Ze zijn meesters in het detecteren van heel lage concentraties vluchtige stoffen, omdat die vaak ook een rol spelen in hun normale leven. Zo weten mannetjes en vrouwtjes elkaar in de wijde natuur te vinden door geur en kunnen zij via de reuk voedsel opsporen. De dieren maken daarbij ook gebruik van associatieve geuren, die hen helpen om goede voedselplekken te herkennen.

Dat gegeven gebruiken explosievendeskundige Albert van der Steen van TNO en ecoloog Felix Wäckers van het NIOO om de op sluipwespen gebaseerde biosensor te ontwikkelen. De insecten kunnen leren TNT, semtex of welke andere springstof dan ook op te sporen. Ook het op deze manier opsporen van narcotica of luchtverontreiniging behoort tot de mogelijkheden. De training van de wespen kost niet meer dan een paar uur, veel sneller dan het trainen van een speurhond.

Sluipwespen zijn volgens Wäckers bij uitstek geschikt voor het routinematige speurwerk. ,,Speurhonden gaan zich op een gegeven moment vervelen en hebben dan de neiging om hun baasje te willen plezieren. Daardoor geven zij veel vals-positieven. Dat is niet het geval bij het veel eenvoudigere gedrag van de sluipwesp.''

,,Een hond kan eens een slechte dag hebben, waardoor die zaken mist'', vult Van der Steen aan. ,,Bij sluipwespen kijken we naar de reactie van een aantal tegelijk, waardoor het resultaat statistisch wat duidelijker wordt. Overigens blijkt uit onze proeven ook dat sluipwespen niet altijd doen wat ze zouden moeten doen, maar de grotere aantallen lossen dat op.''

De onderzoekers gebruiken de soort Microplitis croceipes in hun apparaat, een zwart sluipwespje van enkele millimeters lang. ,,We doen het onderzoek in samenwerking met wetenschappers van het Amerikaanse ministerie van Landbouw USDA, en daar was deze sluipwesp in onderzoek als biologische bestrijder van rupsen op katoenplanten. Van het Amerikaanse ministerie van Defensie DARPA kregen we subsidie om met deze sluipwesp ook een biosensor te ontwikkelen. Het principe is door ons geoctrooieerd en nu ontwikkelen we het verder.''

Sluipwespen worden in de landbouw veel gebruikt als biologische bestrijders. Ze injecteren hun eitjes in rupsen, waarna de sluipwesplarven hun slachtoffer van binnenuit opeten. Bijgevolg ondervindt het gewas minder schade van de rupsenvraat.

Omdat in die landbouwtoepassing vooral met eierleggende sluipwespvrouwtjes werd gewerkt, gebruiken de onderzoekers nu ook vrouwtjes in de detector. Van vrouwtjes bestaat meer kennis over het leervermogen in relatie tot geuren. Dat heeft volgens Wäckers nog een ander voordeel. ,,Je kunt ze behalve met suikerwater ook belonen met een rups, zodat zij eitjes kunnen leggen. Voor de sluipwesp zijn dat twee heel verschillende manieren van belonen. Op die manier kun je dus voorkomen dat er verwarring optreedt tussen twee stoffen, door voor beide een associatie met een verschillende beloning aan te leren.''

Van der Steen van TNO onderzoekt nu hoe lang de sluipwespen betrouwbaar de gewenste stoffen blijven detecteren, en hoe vaak het nodig is om de training te herhalen. Dat is belangrijk voor het ontwikkelen van een werkzaam prototype van de biosensor.

Maar uiteindelijk wil Van der Steen helemaal van de sluipwespen af. Zijn ideaal is om de geurreceptoren van de sluipwespantennes te isoleren, en die op een chip te monteren. De receptoren werken heel specifiek en geven een elektrisch signaal als zich een bepaalde chemische stof aan de receptor bindt.

Op één chip zouden honderden verschillende receptoren gemonteerd kunnen worden, waardoor snel en betrouwbaar gemeten kan worden of er zich explosieven in een bepaalde ruimte bevinden.

Wäckers van NIOO daarentegen blijft het voordeel zien van levende sluipwespen als speurneuzen. ,,Sluipwespen kun je binnen een paar uur op iedere willekeurige nieuwe stof trainen. Daar hoef je de geurreceptoren niet voor te kennen.''

De vraag is of zo'n biosensor in de praktijk gaat werken. Had men bijvoorbeeld met sluipwespen de aanslagen in Londen kunnen voorkomen, als ze bij de toegangspoortjes van de metro waren gebruikt voor de controle van passagiers?

,,Ik denk het niet'', zegt Wäckers. ,,Het punt is dat je van tevoren moet weten wat de samenstelling van de explosieven is, om de insecten speciaal daarop te trainen. Maar alle gangbare springstoffen zouden wel door de mand vallen.''