Дрон-натуралист будет исследовать биоразнообразие по следам ДНК на деревьях

Для каталогизации и мониторинга биоразнообразия экологи все чаще используют следы генетического материала под названием экологическая ДНК, которую живые организмы оставляют в окружающей среде.

На основе этих следов ДНК исследователи могут определить, какие виды обитают на определенной территории.

Получить образцы из воды или почвы легко, но другие места обитания — например, полог леса — труднодоступны для исследователей. В результате многие виды остаются не отслеженными в малоизученных районах.

Исследователи из ETH Zurich и Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта WSL, а также компания SPYGEN совместно разработали специальный дрон, который может автономно собирать образцы на ветвях деревьев.

Как дрон собирает материал

Дрон оснащен клейкими полосками. Когда летальный аппарат приземляется на ветку, материал с ветки прилипает к этим полоскам. После возвращения дрона на базу исследователи могут извлечь ДНК в лаборатории, проанализировать ее и сопоставить с генетическими данными различных организмов, используя сравнительный анализ базы данных.

Но не все ветви одинаковы: они различаются по толщине и эластичности. Ветви также сгибаются и отскакивают, когда на них садится беспилотник. Серьезной проблемой для робототехников стало программирование летательного аппарата таким образом, чтобы он мог автономно приближаться к ветке и оставаться на ней устойчивым достаточно долго для взятия образцов.

Посадка на ветки требует сложного управления, — пояснил Стефано Минчев, профессор экологической робототехники в ETH Zurich и WSL.

Изначально дрон не знает, насколько гибкой является ветка, поэтому исследователи оснастили его датчиком силы. Это позволяет дрону измерять этот фактор на месте и учитывать его при маневрировании.

Подготовка к работе в тропических лесах в зоопарке Цюриха

Исследователи протестировали свое новое устройство на семи видах деревьев. В образцах они обнаружили ДНК 21 отдельной группы организмов, или таксона, включая птиц, млекопитающих и насекомых.

Это обнадеживает, поскольку показывает, что метод сбора работает, — говорит Минчев, соавтор исследования, которое только что появилось в журнале Science Robotics.

Теперь исследователи хотят усовершенствовать свой беспилотник, чтобы подготовить его к конкурсу, цель которого — обнаружить как можно больше различных видов на 100 гектарах тропического леса в Сингапуре за 24 часа.

Чтобы проверить эффективность беспилотника в условиях, аналогичных тем, в которых он будет работать на конкурсе, Минчев и его команда в настоящее время проводят испытание в зоопарке Цюриха в тропическом лесу Масоала.

Сейчас у нас есть преимущество: мы знаем, какие виды здесь обитают, что поможет нам лучше оценить, тщательно ли мы собираем все следы эДНК с помощью этой техники или что-то упускаем, — говорит Минчев.

Чтобы иметь шансы на победу в конкурсе, устройство для сбора должно стать более эффективным и быстрее стартовать. В ходе испытаний на родине, в Швейцарии, дрон собрал материал с семи деревьев за три дня; в Сингапуре он должен суметь долететь и собрать образцы с десятикратно большего количества деревьев всего за один день.

Сбор образцов в естественном тропическом лесу, однако, ставит перед исследователями еще более сложные задачи. Частые дожди смывают эДНК с поверхностей, а ветер и облака препятствуют работе дрона.

Поэтому нам очень интересно узнать, сможет ли наш метод сбора образцов проявить себя в экстремальных условиях тропиков, — заключил Минчев.

18.01.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста

Новости компаний, релизы

Российские ученые выяснили, что за пять лет число случаев нетрудоспособности из-за онкологии выросло в стране почти на 70%
Экономика России теряет миллиарды из-за влияния рака на трудовые ресурсы
Китай стал ведущим научно-образовательным партнером России в 2023 году, впервые опередив страны СНГ
Сеченовский Университет и российская фармкомпания «Акрихин» разработают инновационные препараты для лечения сахарного диабет...
В СПбГУ разработали программно-аппаратное решение для защиты дронов от киберугроз