특수 드론, 나무에서 환경 DNA 수집

[아름이]

특수 드론, 나무에서 환경 DNA 수집
날짜:
2023년 1월 18일
원천:
ETH 취리히
요약:
연구원들은 나뭇가지에 착륙하여 샘플을 채취할 수 있는 비행 장치를 개발했습니다. 이것은 이전에 생물다양성 연구자들에게만 국한되었던 과학자들에게 새로운 차원을 열어줍니다.

생태학자들은 생물 다양성을 분류하고 모니터링하기 위해 eDNA(environmental DNA)라고 하는 환경에 남겨진 살아있는 유기체가 남긴 유전 물질의 흔적을 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 이러한 DNA 흔적을 기반으로 연구자들은 특정 지역에 어떤 종이 ​​있는지 확인할 수 있습니다.

물이나 토양에서 샘플을 얻는 것은 쉽지만 숲 캐노피와 같은 다른 서식지는 연구원이 접근하기 어렵습니다. 결과적으로 많은 종들이 제대로 탐사되지 않은 지역에서 추적되지 않은 채 남아 있습니다.

취리히공과대학(ETH Zurich)과 스위스 연방 산림, 눈, 조경 연구소(WSL), SPYGEN 회사의 연구원들은 나뭇가지에서 자동으로 샘플을 수집할 수 있는 특수 드론을 개발하기 위해 협력했습니다.

드론이 자료를 수집하는 방법

무인 항공기에는 접착 스트립이 장착되어 있습니다. 항공기가 나뭇가지에 착륙하면 나뭇가지의 물질이 이 스트립에 달라붙습니다. 그런 다음 연구원은 실험실에서 DNA를 추출하여 분석하고 데이터베이스 비교를 사용하여 다양한 유기체의 유전적 일치에 할당할 수 있습니다.

그러나 모든 가지가 같은 것은 아닙니다. 가지의 두께와 탄력성이 다릅니다. 드론이 나뭇가지에 착지하면 가지도 구부러지고 튕겨 나옵니다. 항공기가 여전히 자율적으로 지점에 접근할 수 있고 샘플을 채취할 수 있을 만큼 오랫동안 안정적으로 유지될 수 있도록 항공기를 프로그래밍하는 것은 로봇 공학자들에게 주요 과제였습니다.

"가지에 착륙하려면 복잡한 제어가 필요합니다."라고 ETH Zurich 및 WSL의 환경 로봇 공학 교수인 Stefano Mintchev는 설명합니다. 처음에 드론은 나뭇가지가 얼마나 유연한지 알지 못하기 때문에 연구자들은 힘 감지 케이지를 장착했습니다. 이를 통해 드론은 현장에서 이 요소를 측정하고 이를 비행 기동에 통합할 수 있습니다.

취리히 동물원에서 열대우림 운영 준비

연구원들은 7종의 나무에 새로운 장치를 테스트했습니다. 샘플에서 그들은 조류, 포유류 및 곤충을 포함하여 21개의 별개의 유기체 그룹 또는 분류군의 DNA를 발견했습니다. "이것은 수집 기술이 작동한다는 것을 보여주기 때문에 고무적입니다."라고 Science Robotics 저널에 방금 실린 연구를 공동 저술한 Mintchev는 말합니다 .

연구원들은 이제 24시간 안에 싱가포르의 100헥타르 열대우림에서 가능한 한 많은 다양한 종을 탐지하는 대회에 대비하기 위해 드론을 더욱 개선하고자 합니다.

경쟁에서 경험할 것과 유사한 조건에서 드론의 효율성을 테스트하기 위해 Mintchev와 그의 팀은 현재 취리히 동물원의 Masoala Rainforest에서 작업하고 있습니다. Mintchev는 "여기서 우리는 어떤 종이 ​​존재하는지 알 수 있는 이점이 있으며, 이는 우리가 이 기술로 모든 eDNA 흔적을 캡처하는 데 얼마나 철저한지 또는 무언가를 놓치고 있는지 더 잘 평가하는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다.

그러나이 행사를 위해 수집 장치는 더 효율적이고 더 빨리 동원되어야 합니다. 스위스의 집에서 실시한 테스트에서 드론은 3일 동안 7그루의 나무에서 재료를 수집했습니다. 싱가포르에서는 단 하루 만에 10배나 많은 나무로 날아가서 샘플을 수집할 수 있어야 합니다.

그러나 천연 열대우림에서 샘플을 수집하는 것은 연구원들에게 훨씬 더 어려운 과제를 안겨줍니다. 잦은 비는 표면에서 eDNA를 씻어내고 바람과 구름은 드론 작동을 방해합니다. Mintchev는 "따라서 우리의 샘플링 방법이 열대 지방의 극한 조건에서도 입증될 수 있을지 매우 궁금합니다."라고 말했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/