ابداع پهپادی برای جمع آوری دی‌ان‌ای موجودات از شاخه‌ درختان

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، نظارت و فهرست‌بندی eDNA یا «دی‌ان‌ایِ محیطی» که از حیوانات و حشرات به جا می‌ماند، کار آسانی نیست. معمولاً تشخیص دی‌ان‌ای حشرات با تله‌گذاری انجام می‌شود که موجب از بین رفتن حشره می‌شود. همچنین اگرچه به دست آوردن نمونه از آب یا خاک آسان است، اما دسترسی به آن‌ها در اعماق جنگل‌ها و سایر مناطق ناشناخته چالش برانگیز است.

اکنون پژوهشگران موسسه ETH زوریخ و موسسه فدرال سوئیس به عنوان یک راه‌حل بالقوه برای انجام این نوع پژوهش با همکاری شرکت SPYGEN برای توسعه یک پهپاد منحصر به فرد که می‌تواند به طور مستقل و خودکار از شاخه‌های درختان نمونه‌برداری کند، اقدام کرده‌اند.

فرود آمدن روی شاخه‌های درخت برای جمع‌آوری دی‌ان‌ای

این مکانیسم ساده به نظر می‌رسد، اما در واقعیت اینطور نیست. این پهپاد مجهز به نوار‌های چسبنده است که وقتی روی شاخه فرود می‌آید، مواد درخت به این نوار‌ها می‌چسبند. سپس پژوهشگران می‌توانند دی‌ان‌ای محیطی (eDNA) را در آزمایشگاه استخراج کنند و با استفاده از مقایسه با پایگاه داده، آن را فهرست‌بندی کنند.

پروفسور استفانو مینچف، استاد رباتیک محیطی در ETH زوریخ در بیانیه‌ای گفت: فرود روی شاخه‌ها نیاز به کنترل پیچیده‌ای دارد. شاخه‌های درختان از نظر ضخامت و خاصیت ارتجاعی متفاوت هستند و می‌توانند با فرود پهپاد خم شوند و دوباره به عقب برگردند؛ بنابراین پهپاد طوری برنامه‌ریزی شده است که به طور مستقل و خودکار به یک شاخه نزدیک شود و برای نمونه‌برداری روی آن ثابت بماند. این یک چالش مهم برای دانشمندان بود. همچنین از آنجایی که یک پهپاد نمی‌تواند انعطاف‌پذیری یک شاخه را بسنجد، پژوهشگران آن را به یک وسیله سنجش نیرو تجهیز کردند که آن را قادر می‌سازد این عامل را در صحنه اندازه‌گیری کند.

این پهپاد تاکنون بر روی هفت گونه درخت آزمایش شده است و نمونه‌های جمع آوری شده، دی‌ان‌ایِ ۲۱ گروه مجزا از موجودات یا گونه‌ها از جمله پرندگان، پستانداران و حشرات را نشان داده‌اند.

مینچف می‌گوید: این دلگرم کننده است، زیرا نشان می‌دهد که روش ما کار می‌کند.

آماده شدن برای پرواز در یک جنگل بارانی

مینچف و گروهش در حال حاضر پهپاد خود را برای رقابتی در سنگاپور آماده می‌کنند که در آن باید تا حد امکان گونه‌های مختلف را در ۱۰۰ هکتار از جنگل‌های بارانی طی ۲۴ ساعت شناسایی کند.

جنگل‌های بارانی جنگل‌هایی هستند که به واسطه مقدار زیاد بارش متمایز می‌شوند. طبق تعریف، میزان کمینه بارش سالانه در یک جنگل بارانی بین ۱۷۵۰ تا ۲۰۰۰ میلی‌متر است. جنگل‌های بارانی دو نوع هستند: جنگل‌های بارانی استوایی و جنگل‌های بارانی معتدله. مناطقی که دارای باران‌های موسمی هستند که به مناطق همگرای میان‌استوایی نیز معروفند، نقش مهمی در ایجاد شرایطی اقلیمی دارند که لازمه جنگل‌های بارانی کره زمین است.

گفتنی است که حدود ۴۰ تا ۷۵ درصد از کل گونه‌های زنده بومزاد جنگل‌های بارانی هستند. برآورد می‌شود که شاید چندین میلیون گونه از گیاهان و حشرات و ریزاندامگان در جنگل‌های بارانی وجود داشته باشند که هنوز شناخته نشده‌اند. جنگل‌های بارانی «جواهرات زمین» و «بزرگترین داروخانه زمین» نامیده شده‌اند.

مینچف می‌گوید: در اینجا ما از این مزیت برخورداریم که می‌دانیم کدام گونه‌ها وجود دارند که به ما کمک می‌کند تا بهتر ارزیابی کنیم که در گرفتن تمام آثار eDNA با این تکنیک چقدر دقیق هستیم یا چه چیزی را از دست می‌دهیم.

وی افزود: جمع‌آوری نمونه‌ها در یک جنگل بارانی طبیعی با مشکلات زیادی همراه است، چرا که به عنوان مثال، بارش بی‌وقفه باران، eDNA را از سطوح پاک می‌کند و وزش باد و حضور ابر‌ها می‌توانند مانعی در عملیات پهپاد‌ها باشند؛ بنابراین ما بسیار کنجکاو هستیم که ببینیم آیا روش نمونه‌گیری ما در شرایط دشوار در مناطق استوایی نیز کارایی خود را نشان می‌دهد یا خیر.

به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ ؛ این مطالعه در مجله «ساینس رباتیکس» (Science Robotics) منتشر شده است.