شاهد.. كيف تجمع هذه الطائرة المسيرة عينات الحمض النووي من أغصان الأشجار دون كسرها

profile
  • clock 24 يناير 2023, 3:48:27 ص
  • eye 94
  • تم نسخ عنوان المقال إلى الحافظة

تعد مراقبة وفهرسة الحمض النووي البيئي الذي خلفته الحيوانات والحشرات مهمة غير السهلة؛، فعادة يتم الكشف عن الحمض النووي للحشرات باستخدام الفخاخ؛ مما يؤدي إلى قتلها.

ورغم سهولة الحصول على عينات هذه الحشرات والحيوانات من الماء أو التربة، فإن الوصول إليها في الغابات وغيرها من المناطق غير المستكشفة يمثل تحديًا.

ولهذه الأسباب دخل الباحثون في جامعة "إيه تي إتش" للتكنولوجيا في زيوريخ والمعهد الفدرالي السويسري لأبحاث الغابات والثلوج والمناظر الطبيعية -المعروف اختصارا بـ"دبليو إس إل" (WSL)- وشركة "سباي جن"؛ في شراكة لتطوير طائرة مسيرة فريدة يمكنها جمع العينات بشكل مستقل من فروع الأشجار، وفقًا لموقع مجلة "ساينس روبوتكس" (Science Robotics).

الهبوط على أغصان

ربما تبدو الآلية بسيطة، لكنها في الواقع تستخدم تكنولوجيا شديدة التعقيد؛ إذ يتم تجهيز الطائرة المسيرة بشرائط لاصقة، بحيث تلتصق المواد من الشجرة بهذه الشرائط عندما تهبط المسيرة على الفرع.

ويمكن للباحثين بعد ذلك استخراج الحمض النووي البيئي في المختبر وفهرسته باستخدام مقارنات قاعدة البيانات.

وقال أستاذ الروبوتات البيئية في جامعة إيه تي إتش للتكنولوجيا ستيفانو مينتشيف -في بيان- "الهبوط على الفروع يتطلب تحكما معقدا". وتختلف الفروع من حيث سمكها ومرونتها، ويمكن أن تنحني وترتد عندما تهبط عليها طائرة مسيرة؛ لذلك فإن الطائرة مبرمجة للاقتراب من الفرع من تلقاء نفسها، وتبقى ثابتة عليه لأخذ العينات؛ وكان هذا تحديا كبيرا للعلماء.

ونظرا لأن الطائرة المسيرة لا يمكنها فهم مرونة الفرع، فقد زودها الباحثون بقفص لاستشعار القوة يمكّن الطائرة من القياس في مكان الحادث.

وتم اختبار الطائرة على 7 أنواع من الأشجار، وكشفت العينات عن الحمض النووي من 21 مجموعة متميزة من الكائنات الحية أو الأصناف، بما في ذلك الطيور والثدييات والحشرات.

وقال مينتشيف "هذا أمر مشجع لأنه يظهر أن تقنية جمع العينات تعمل".

جمع العينات من الغابات المطيرة الطبيعية يأتي مصحوبًا بمجموعة من المشكلات (غيتي)

التحضير لرحلة في الغابة المطيرة

يقوم مينتشيف وفريقه حاليًا بإعداد الطائرة المسيرة لمسابقة في سنغافورة، حيث يتعين على الطائرة اكتشاف أكبر عدد ممكن من الأنواع المختلفة عبر 100 هكتار من الغابات المطيرة في غضون 24 ساعة.

ويعمل الفريق في غابة ماسولا المطيرة في حديقة حيوان زيورخ، وقال مينتشيف "هنا لدينا ميزة معرفة الأنواع الموجودة، مما سيساعدنا على تقييم أفضل لمدى شمولنا في التقاط جميع آثار الحمض النووي البيئي باستخدام هذه التقنية أو إذا أخطأنا في شيء ما".

ويأتي جمع العينات من الغابات المطيرة الطبيعية مصحوبًا بمجموعة من المشكلات؛ فالمطر المتواصل يغسل الحمض النووي البيئي عن الأسطح، وقد تكون الرياح والغيوم عقبة في عملية إطلاق الطائرات المسيرة.

وأضاف مينتشيف "لذلك نحن فضوليون للغاية لمعرفة إذا كانت طريقة أخذ العينات لدينا ستثبت نفسها أيضًا في ظل الظروف القاسية في المناطق الاستوائية".

وتعد حماية المحيط الحيوي واستعادته أمرًا بالغ الأهمية لتأقلم حياة الإنسان ورفاهيته، لكن ندرة البيانات المتعلقة بحالة التنوع البيولوجي وتوزيعه تعرض هذه الجهود للخطر.

ويمكن استخدام الحمض النووي الذي تطلقه الكائنات الحية في البيئة -مثل الحمض النووي البيئي- لرصد التنوع البيولوجي بطريقة قابلة للتطوير.

ومع ذلك، فإن جمع الحمض النووي البيئي في البيئات الأرضية لا يزال تحديًا بسبب العديد من الأسطح والمصادر المحتملة التي تحتاج إلى مسح ومحدودية إمكانية الوصول إليها.

ويتكون تصميم الطائرة المسيرة من قفص يستشعر قوة الغصن وإستراتيجية تحكم قائمة على اللمس لهبوط الملصقات على السطح العلوي للفروع والحفاظ عليه في الوقت نفسه.

وتظهر الاختبارات أن الطائرة المسيرة يمكنها الهبوط بشكل مستقل على مجموعة متنوعة من الفروع بصلابة تتراوح بين 1 و103 نيوتن/متر (وحدة لقياس قوة الأشياء) من دون معرفة مسبقة بصلابة هيكلها.

المصدر : مواقع إلكترونية

التعليقات (0)