アンゴラは27年間、内戦に苦しめられた。50万人の命が失われ、兵力を維持するために野生生物も大きな打撃を受けた。サイやゾウは貴重な標的となり、反政府勢力の間ではサイの角や象牙が武器の代金として使われた。
紛争中、ゾウの群れは国境を越えてボツワナ、ザンビア、コンゴ民主共和国へと逃れた。2002年に戦争が終わると、動物たちは徐々に紛争前の採食地に戻り始めた。しかし、大きな問題が残っていた。数百万個の地雷が依然として現地に残り、しかもアンゴラ全土で不発のままだった。再定着を試みるゾウの多くが、爆発物によって命を落とし、傷を負った。
被害地域を移動する首輪付きのゾウから収集したデータは、示していた。群れが地雷原を避けていたのだ。これは、戻ってきたゾウの少なくとも一部が、地雷原と危険を結び付けていたことを示唆している。その結び付きは何に基づいていたのだろうか。地雷原を避けたゾウは、その場所で仲間が殺されるのを見たのだろうか。それとも、地雷の臭いを危険と結び付け、その臭いがする別の場所にも危険があると推し量ったのだろうか。
こうした疑問のすべてに答えることはできなかった。調査対象を絞るため、同僚たちと私は、ゾウが地雷の主成分であるトリニトロトルエン（TNT）の臭いを嗅ぎ分けられるかどうかを調べることにした。
TNTは揮発性が低い。揮発性とは、物質が空気中に移行しやすい度合いのことだ。そのため、嗅覚による探知は難しい。しかし、地雷探知を得意とする動物もいる。犬やアフリカオニネズミなどだ。ミツバチも探知に優れている。
遺伝的な側面
動物の嗅覚が幅広いかどうかは、備えている嗅覚受容体の種類の数によって決まり、それは種の遺伝子によって定まる。
アフリカゾウは、犬と比べて嗅覚受容に関わる遺伝子の数が2倍以上多い。犬が811個であるのに対し、ゾウは約2,000個だ。このことから、嗅覚がゾウの生活で非常に大きな役割を果たしていると考えられる。実際、ゾウはこれまでに調べられたどの種よりも最多の数を持ち、動物界で最も嗅覚に優れている可能性も十分にある。
私たちは、ゾウが嗅覚でTNTを探知できるかだけでなく、その能力が高度な訓練を受けたTNT探知犬と比べてどうなのかも知りたいと考えた。
そこで、保全への意識向上に取り組む教育型観光施設「アドベンチャーズ・ウィズ・エレファンツ」のアフリカゾウ3頭に協力してもらった。報酬を与える訓練方法を用い、当初は無臭の試料を並べ、その後は揮発性の高い妨害臭を加えた中から、TNTの臭いを嗅ぎ取ったときに合図するようゾウを訓練した。
試料には、TNT、石油、アセトン、漂白剤、洗剤、茶、または何も含まないもの（ブランク）のいずれかの臭いを微量に染み込ませた個別のろ紙を用いた。これらのろ紙、つまり試料をそれぞれバケツに入れ、試料入りのバケツを合計8個、一直線に6メートル間隔で並べた。ゾウは列に沿って歩き、各バケツを調べ、TNTの臭いがすると判断したバケツの上で前脚を上げて振るよう訓練された。
結果は、嗅ぎ分けのある側面ではゾウがさらに優れていることを示唆している。比較対象は、現在、地雷探知の基準とされている犬だ。
感度と選択性
探知科学では、感度と選択性という2つの指標が非常に重要だ。これらを測定することで、犬やゾウなどの生物探知器がどれほど優れた性能を発揮しているかを研究者が把握できる。また、種を超えた比較も可能になる。
試験でゾウが見逃したTNT試料は、97個中わずか1個だった。これにより、感度は驚異的な99.7%となった。感度とは、標的物質（ここではTNT）が存在するときに合図する傾向を指す。これに対し、TNT探知犬の感度は93.7%と報告されている。
ゾウが示した誤検知はわずか6回で、アセトン試料53個のうち5個、ガソリン試料24個のうち1個をTNTと誤認した。この誤検知の頻度は非常に低く、選択性は95.1%と高い水準だった。選択性とは、臭いのある物質なら何でも合図するのではなく、TNTだけに反応する傾向を指す。これは犬について報告された100%にはやや及ばない。
今回の調査結果によると、実際にはTNTが存在しない場合、ゾウが犬より存在すると合図する可能性は約5%高い。一方、犬がTNTを見逃す可能性はゾウより約6%高い。TNT探知では、偽陰性より誤検知が起きやすい方が明らかに望ましい。実際、それが生死を分けることもあり得る。
実社会での活用
では、ゾウがTNT探知犬の仕事を引き継ぐべきなのだろうか。
いいえ、まったく違う。ゾウを危険にさらすつもりはない。体が大きく重いゾウは、現場でTNTを探知する役割にはまったく適していない。
しかし、遠隔地で活動するゾウのチームは、アンゴラのような国で現在行われている地雷除去作業を貴重な形で支援できる可能性がある。
次の方法で採取した試料、すなわち遠隔爆発物臭気追跡により、ドローンなどの無人機が採取した試料をゾウに送り、検査してもらうことができる。TNT探知ゾウが得た情報は、最前線で活動する地雷除去チームに、現場へ派遣される前に伝えられる。この早期警戒システムは、地雷除去作業員と、共に働く大切な生物センサーの命を救う可能性がある。
今後の研究領域
ゾウが学習した臭いを他の臭いから正確に識別し、区別できる能力は、早期の病気検出など、他の生物センサー分野でも役立つ可能性を示している。
探知犬は医療や生物学の現場で活用されている。私自身、犬を生物学的に妥当なモデルとして用い、パフアダーは嗅覚では探知できないことを実証した。
特別な訓練を受けた犬はすでに、がん、糖尿病、てんかん、外来侵入種、有害な微生物や害虫の検査に活用されている。中には、臭いを照合する犬もおり、採取した試料を個人と照合して、高額で時間のかかる遺伝子検査を不要にできる。こうした分野での犬の性能は、多くの場合、機械装置より信頼性が高いことが実証されつつある。
TNT探知でそうだったように、ゾウはこうした分野でも犬に匹敵する感度を発揮する可能性がある。標的の臭いを維持するために必要な追加訓練は、犬より少なくて済む。私たちが調べたゾウは、最後の試験から1年後、追加訓練を受けていないにもかかわらず、同じ試験を高い成功率で繰り返すことができた。
さらに、ゾウは長寿で、野生ではおよそ60年生きることもある。いったん訓練すれば、現在のどの生物センサーよりも長く活躍する、長期的な生物センサーになり得る。
そして重要なのは、自然な行動を生かし、報酬を得られる生物学的に適切な課題が、飼育下の動物にとって大きな刺激になることだ。ゾウは危険を嗅ぎ分けて人命を救うだけでなく、同時に楽しむこともできるかもしれない。
