Jika seekor hewan melewati hutan dan tidak ada yang melihatnya, apakah itu meninggalkan bekas? Seabad yang lalu, tidak akan ada cara untuk mengambil petunjuk apa pun yang tertinggal. Tetapi dengan kemajuan dalam teknologi DNA, terutama instrumen pendeteksi DNA lingkungan (eDNA), para ilmuwan dapat mengumpulkan apa yang dikunjungi satwa liar di suatu daerah berdasarkan materi genetik dalam kotoran serta sel-sel kulit dan rambut mikroskopis yang ditumpahkan dan ditinggalkan oleh makhluk. Bagi para ahli ekologi yang ingin mengukur keanekaragaman hayati ekosistem secara non-invasif, eDNA dapat menjadi harta karun wawasan. Itu dapat menangkap keberadaan banyak spesies hanya dalam satu sampel.
Tetapi mengumpulkan eDNA bukanlah tugas yang mudah. Hutan adalah ruang terbuka besar yang seringkali tidak mudah diakses (kanopi, misalnya, sulit dijangkau), dan eDNA bisa bersembunyi di mana saja. Salah satu cara untuk memecahkan masalah besar ini adalah dengan fokus pada permukaan tertentu di hutan untuk mengambil sampel eDNA, dan menggunakan robot kecil untuk pergi ke tempat yang tidak bisa dijangkau manusia. Itulah strategi utama tim peneliti dari ETH Zurich, Institut Federal Swiss untuk Riset Hutan, Salju, dan Bentang Alam WSL, dan perusahaan SPYGEN. Sebuah makalah tentang pendekatan mereka diterbitkan minggu ini di jurnal Robotika Sains.
Di lingkungan perairan, robot pengumpul eDNA menyesap dan berenang untuk melakukan tugasnya. Tetapi untuk mencapai puncak pohon, peneliti tidak hanya harus menggunakan drone terbang (yang lebih sulit untuk diorientasikan dan lebih sulit untuk dilindungi), drone ini juga harus dapat hinggap di berbagai permukaan.
[Related: These seawater-sipping robots use drifting genes to make ocean guest logs]
Desain yang dibuat oleh tim Swiss terlihat seperti keranjang melayang, atau mungkin miniatur piring terbang. Mereka menamai alat edrone seberat 2,6 pon ini. Ini memiliki struktur seperti sangkar yang terdiri dari empat busur yang memanjang di bawah rangka utama cincin yang berdiameter sekitar 17 inci. Cincin dan tubuh seperti sangkar melindunginya dan keempat baling-balingnya dari rintangan, seperti cincin di sekitar bumper mobil.
Untuk bermanuver, eDrone menggunakan kamera dan “strategi pendaratan berbasis haptic,” menurut makalah tersebut, yang dapat melihat posisi dan besarnya kekuatan yang diterapkan pada tubuh robot untuk memetakan tindakan yang tepat. . Untuk membantu cengkeramannya, ada juga fitur seperti material anti selip, dan kantilever karbon di bagian bawah setiap busur.
Setelah mendarat dengan kuat, drone menggunakan bahan lengket di setiap busur untuk melepaskan sampel eDNA dari cabang pohon dan menyimpannya untuk analisis nanti. Dalam proses proof-of-concept kecil, edrone berhasil mendapatkan sampel eDNA dari tujuh pohon di tiga keluarga yang berbeda. Ini karena spesies pohon yang berbeda memiliki morfologi cabangnya sendiri (beberapa berbentuk silinder dan yang lainnya memiliki cabang yang lebih tidak beraturan yang menonjol). Pohon yang berbeda juga menampung hewan dan serangga yang berbeda.
“Strategi interaksi fisik berasal dari model numerik dan secara eksperimental divalidasi dengan pendaratan di cabang tiruan dan nyata,” tulis para peneliti di makalah. “Selama pendaratan di luar ruangan, eDNA berhasil dikumpulkan dari kulit tujuh pohon berbeda, memungkinkan identifikasi 21 taksa, termasuk serangga, mamalia, dan burung.”
Meskipun robot melakukan tugasnya dengan baik dalam uji coba kecil ini, para peneliti mencatat bahwa perlu ada studi yang lebih luas tentang bagaimana kinerjanya dapat dipengaruhi oleh spesies pohon di luar yang mereka uji atau dengan mengubah kondisi lingkungan seperti angin atau langit mendung. . Selain itu, pengumpulan eDNA oleh robot, menurut mereka, dapat menjadi cara tambahan untuk mengambil sampel eDNA di hutan bersama dengan metode lain seperti menganalisis eDNA dari genangan air hujan.
“Dengan membiarkan robot ini tinggal di lingkungan, paradigma biomonitoring ini akan memberikan informasi tentang keanekaragaman hayati global dan berpotensi mengotomatiskan kemampuan kita untuk mengukur, memahami, dan memprediksi bagaimana biosfer merespons aktivitas manusia dan perubahan lingkungan,” tulis tim tersebut.
Tonton aksi drone di bawah ini:
