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

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...

Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом

Новое исследование, проведенное под руков...

Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции

Исследование, проведенное под руководство...

Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом

Возможно, вы знаете дрожжи как орган...

Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini

Международному научному коллективу, состоящему...

Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению
Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению

Яйцо действительно появилось первым. Откладыва...

Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий
Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий

Как природные антимикробные хищные бактерии сп...

Carbohydrate Polymers: Культурная ламинария теперь может быть не хуже дикороса
Carbohydrate Polymers: Культурная ламинария теперь может быть не хуже дикороса

Норвегия экспортирует продукцию, полученную из...

Nature Catalysis: Сделан первый шаг к синтетической фиксации CO2 в живых клетках
Nature Catalysis: Сделан первый шаг к синтетической фиксации CO2 в живых клетках

Синтетическая биология дает возможность создав...

ZooKeys: В Азии ученые открыли новый вид игуаны Calotes wangi
ZooKeys: В Азии ученые открыли новый вид игуаны Calotes wangi

К богатой фауне рептилий Азии присоединилась н...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
В США растет число госпитализаций из-за гепатита и алкоголя
В США растет число госпитализаций из-за гепатита и алкоголя
Ученые рекомендуют включать настольные игры с цифрами в образовательный процесс для детей младшего возраста
Ученые рекомендуют включать настольные игры с цифрами в образовательный процесс для детей младшего возра...

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса