Máy bay không người lái có thể thu thập DNA của các loại sinh vật

Máy bay đã được thử nghiệm trên 7 loài cây và các mẫu được thu thập cho thấy DNA của 21 nhóm sinh vật khác nhau.
Máy bay không người lái có thể thu thập DNA của các loại sinh vật
Khảo sát đa dạng sinh học bằng cách lấy mẫu eDNA trên các nhánh bên ngoài của tán cây bằng một robot trên không. Nguồn: ETH Zurich

Theo dõi và lập danh mục eDNA, hay DNA môi trường, do động vật và côn trùng để lại không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Thông thường, việc phát hiện DNA của côn trùng được thực hiện bằng bẫy, giết chết côn trùng. Ngoài ra, mặc dù việc lấy mẫu từ nước hoặc đất rất dễ dàng, nhưng việc tiếp cận chúng từ tán rừng và các khu vực chưa được khám phá khác là một thách thức.

Như một giải pháp tiềm năng, các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich và Viện Nghiên cứu Rừng, Tuyết và Cảnh quan Liên bang Thụy Sĩ (WSL) và công ty SPYGEN đã hợp tác để phát triển một máy bay không người lái độc đáo có thể tự động thu thập các mẫu trên cành cây, theo một thông cáo báo chí.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Robotics.

This new drone can collect environmental DNA from tree branches
eDrone được điều khiển từ xa phía trên một nhánh được nhắm mục tiêu; nó tự động đáp xuống nhánh và thiết lập liên lạc ổn định để thu thập eDNA. Nguồn: ETH Zurich

Đáp trên cành cây để thu thập DNA

Cơ chế nghe có vẻ đơn giản, nhưng thực tế lại khác xa. Máy bay không người lái được trang bị các dải dính - khi nó đáp xuống cành cây, vật liệu từ cây sẽ dính vào các dải này. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể trích xuất eDNA trong phòng thí nghiệm và lập danh mục nó bằng cách so sánh cơ sở dữ liệu.

ADDAFFI

Stefano Mintchev, Giáo sư về Robot Môi trường tại ETH Zurich và WSL, cho biết: “Việc hạ cánh trên các cành cây đòi hỏi sự kiểm soát phức tạp. Các nhánh khác nhau về độ dày và độ đàn hồi, đồng thời có thể uốn cong và bật lại khi máy bay không người lái hạ cánh trên chúng.

Do đó, máy bay được lập trình để tự tiếp cận một nhánh cây và giữ ổn định trên đó để lấy mẫu. Đây là một thách thức không nhỏ đối với các nhà khoa học. Ngoài ra, do máy bay không người lái không thể đo được độ linh hoạt của cành cây nên các nhà nghiên cứu đã trang bị cho nó một lồng cảm biến lực cho phép máy bay đo lường yếu tố này tại hiện trường.

Máy bay đã được thử nghiệm trên bảy loài cây. Các mẫu cho thấy DNA từ 21 nhóm sinh vật hoặc phân loại khác nhau, bao gồm chim, động vật có vú và côn trùng. “Điều này rất đáng khích lệ vì nó cho thấy kỹ thuật thu thập có hiệu quả” Mintchev nói.

ADDVIDEO

Chuẩn bị cho chuyến bay trong rừng nhiệt đới

Mintchev và nhóm của ông hiện đang chuẩn bị máy bay không người lái cho một cuộc thi ở Singapore, trong đó máy bay phải phát hiện càng nhiều loài khác nhau càng tốt trên 100 ha rừng nhiệt đới trong 24 giờ.

ADDAFFI

Với tư cách là tiền thân, nhóm đang làm việc tại Rừng nhiệt đới Masoala của Sở thú Zurich. Mintchev nói: “Ở đây chúng tôi có lợi thế là biết loài nào đang hiện diện, điều này sẽ giúp chúng tôi đánh giá tốt hơn mức độ kỹ lưỡng của chúng tôi trong việc thu thập tất cả các dấu vết eDNA bằng kỹ thuật này hoặc liệu chúng tôi có thiếu thứ gì đó hay không”.

Thu thập các mẫu trong rừng nhiệt đới tự nhiên có rất nhiều vấn đề. Mưa không ngớt rửa sạch eDNA khỏi bề mặt, gió và mây có thể là trở ngại trong hoạt động của máy bay không người lái. Mintchev nói thêm: “Do đó, chúng tôi rất tò mò muốn biết liệu phương pháp lấy mẫu của chúng tôi có chứng minh được khả năng của nó trong các điều kiện khắc nghiệt ở vùng nhiệt đới hay không”.

Minh Khang
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM