ساخت پهپاد ویژه جمع آوری دی ان ای از درختان
بوم شناسان به طور فزاینده ای از آثار ژنتیکی به جا مانده از موجودات زنده در محیط به نام دی ان ای محیطی (eDNA) برای فهرست بندی و نظارت بر تنوع زیستی استفاده می کنند. بر اساس این ردیابی های دی ان ای، محققان می توانند تعیین کنند که کدام گونه ها در یک منطقه خاص وجود دارند.
محققان توضیح می دهند: به دست آوردن نمونه از آب یا خاک آسان بوده اما سایر زیستگاه ها مانند تاج پوشش های جنگلی برای محققان دشوار است. در نتیجه، بسیاری از گونه ها در مناطقی که کاوش ضعیفی ندارند، ردیابی نمی شوند.
برای حل این مشکل، محققان دانشگاه زوریخ و موسسه فدرال سوئیس برای تحقیقات جنگلی، یک پهپاد ویژه توسعه داده اند که می تواند به طور مستقل از شاخه های درختان نمونه برداری کند. به گفته پژوهشگران، این پهپاد مجهز به نوارهای چسبنده است و هنگامی که بر روی شاخه فرود می آید، مواد شاخه ها به این نوارها می چسبد. سپس محققان می توانند دی ان ای را در آزمایشگاه استخراج و تجزیه و تحلیل کرده و آن را با استفاده از مقایسه پایگاه داده به تطابق ژنتیکی موجودات مختلف اختصاص دهند.
دانشمندان در ادامه توضیح می دهند: اما همه شاخه ها یکسان نیستند چراکه برخی از نظر ضخامت و کشسانی متفاوت هستند. شاخه ها نیز با فرود این پهپاد خم می شوند، بنابراین برنامه ریزی پهپاد به گونه ای است که بتواند همچنان به طور مستقل به یک شاخه نزدیک شده و به اندازه کافی روی آن ثابت بماند تا نمونه برداری کند که چالش بزرگی برای ربات ها محسوب می شود.
استفانو مینچف (Stefano Mintchev) پروفسور رباتیک محیطی و پژوهشگر این مطالعات در دانشگاه زوریخ توضیح می دهد:فرود روی شاخه ها نیاز به کنترل پیچیده ای دارد. در ابتدا، پهپاد نمی دانست که یک شاخه چقدر انعطاف پذیر است، بنابراین محققان آن را با یک مکانیسم سنجش نیرو تجهیز کردند. این امر به پهپاد اجازه می دهد تا این عامل را در صحنه اندازه گیری کرده و آن را در مانور پرواز خود بگنجاند.
در ادامه محققان دستگاه جدید خود را بر روی هفت گونه درخت آزمایش کرده اند. به گزارش سیناپرس، در این نمونه ها، آنها دی ان ای ۲۱ گروه متمایز از موجودات یا گونه از جمله پرندگان، پستانداران و حشرات را یافتند. مینچف می گوید: این نتایج دلگرم کننده است، زیرا نشان می دهد که تکنیک جمع آوری به درستی کار می کند.
اکنون محققان می‌خواهند پهپاد خود را بیشتر بهبود بخشند تا آن را برای رقابتی آماده کنند که هدف آن شناسایی هر چه بیشتر گونه های مختلف در ۱۰۰ هکتار از جنگل‌های بارانی سنگاپور در مدت زمان ۲۴ ساعت است.
مینتچف می گوید: با وجود این فناوری این مزیت را داریم که بدانیم کدام گونه ها وجود دارند که به ما کمک می کند تا ارزیابی دقیق تری داشته باشیم که آیا می توانیم همه دی ان ای محیطی را با این تکنیک به دست می آوریم یا موضوعی مغفول باقی می ماند.
جمع آوری نمونه ها در جنگل های بارانی طبیعی، چالش های سخت‌تری را برای محققان به وجود می آورد. باران های مکرر دی ان ای محیطی را از سطوح پاک می کند، در حالی که باد و ابرها مانع از عملکرد پهپاد می شوند. مینتچف در خاتمه می گوید: بنابراین ما بسیار کنجکاو هستیم که ببینیم آیا روش نمونه گیری ما در شرایط خاص مانند مناطق استوایی نیز خودش را نشان می دهد یا خیر.
شرح کامل این پژوهش به تازگی در مجله Science Robotics منتشر شده است.