Drone especial coleta DNA ambiental de árvores

Os ecologistas estão usando cada vez mais vestígios de material genético deixados por organismos vivos deixados no meio ambiente, chamados de DNA ambiental (eDNA), para catalogar e monitorar a biodiversidade. Com base nesses traços de DNA, os pesquisadores podem determinar quais espécies estão presentes em uma determinada área.

A obtenção de amostras da água ou do solo é fácil, mas outros habitats – como o dossel da floresta – são de difícil acesso para os pesquisadores. Como resultado, muitas espécies permanecem sem rastreamento em áreas pouco exploradas.

Pesquisadores da ETH Zurich e do Instituto Federal Suíço para Pesquisa Florestal, Neve e Paisagem WSL, e a empresa SPYGEN fizeram uma parceria para desenvolver um drone especial que pode coletar amostras de forma autônoma em galhos de árvores.

Como o drone coleta material

O drone está equipado com fitas adesivas. Quando a aeronave pousa em um galho, o material do galho gruda nessas tiras. Os pesquisadores podem então extrair DNA no laboratório, analisá-lo e atribuí-lo a correspondências genéticas de vários organismos usando comparações de banco de dados.

Mas nem todos os galhos são iguais: eles variam em espessura e elasticidade. Os galhos também se dobram e ricocheteiam quando um drone pousa sobre eles. Programar a aeronave de forma que ela ainda pudesse se aproximar de um galho de forma autônoma e permanecer estável nele por tempo suficiente para coletar amostras foi um grande desafio para os roboticistas.

“Aterrissar em galhos requer um controle complexo”, explica Stefano Mintchev, professor de Robótica Ambiental na ETH Zurich e na WSL. Inicialmente, o drone não sabe o quão flexível é um galho, então os pesquisadores o equiparam com uma gaiola de detecção de força. Isso permite que o drone meça esse fator no local e o incorpore em sua manobra de voo.

Preparando as operações na floresta tropical no Zoológico de Zurique

Pesquisadores testaram seu novo dispositivo em sete espécies de árvores. Nas amostras, eles encontraram DNA de 21 grupos distintos de organismos, ou taxa, incluindo aves, mamíferos e insetos. “Isso é encorajador, porque mostra que a técnica de coleta funciona”, diz Mintchev, coautor do estudo que acaba de ser publicado na revista. Ciência Robótica.

Os pesquisadores agora querem melhorar ainda mais seu drone para prepará-lo para uma competição na qual o objetivo é detectar o maior número possível de espécies diferentes em 100 hectares de floresta tropical em Cingapura em 24 horas.

Para testar a eficiência do drone em condições semelhantes às que experimentará na competição, Mintchev e sua equipe estão trabalhando atualmente na Masoala Rainforest do Zoológico de Zurique. “Aqui temos a vantagem de saber quais espécies estão presentes, o que nos ajudará a avaliar melhor o quão minuciosos somos na captura de todos os vestígios de eDNA com esta técnica ou se estamos perdendo alguma coisa”, diz Mintchev.

Para este evento, no entanto, o dispositivo de coleta deve se tornar mais eficiente e mobilizar mais rapidamente. Em testes em casa na Suíça, o drone coletou material de sete árvores em três dias; em Cingapura, deve ser capaz de voar e coletar amostras de dez vezes mais árvores em apenas um dia.

A coleta de amostras em uma floresta tropical natural, no entanto, apresenta aos pesquisadores desafios ainda mais difíceis. A chuva frequente lava o eDNA das superfícies, enquanto o vento e as nuvens impedem a operação do drone. “Estamos, portanto, muito curiosos para ver se nosso método de amostragem também se provará em condições extremas nos trópicos”, diz Mintchev.