کشف ردپای آبزیان با استفاده از ربات دریایی

جی پلاس، برخلاف ردپا‌ها در گل، ردپایی که حیوانات در اقیانوس به جا می‌گذارند سخت‌تر است. این برای موجوداتی که نمی‌خواهند دنبال شوند خوب است، اما برای محققانی که می‌خواهند بررسی کنند موجودات خاص کجا هستند و چگونه در جهان آبزی در حال تغییر حرکت می‌کنند، مناسب نیست.

باشگاه خبرنگاران جوان نوشت؛ به گزارش popsci؛ اندازه‌گیری DNA محیطی به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا شناسایی کنند که چه حیواناتی از یک منطقه خاص دیدن کرده‌اند. تیمی از دانشمندان اقیانوس از مؤسسه تحقیقاتی آکواریوم خلیج مونتری و اداره ملی اقیانوسی و جوی در مطالعه جدیدی که هفته گذشته در مجله Environmental DNA منتشر شد، ثابت کردند که می‌توانند به طور موثر ناوگانی از ربات‌های تخصصی را برای جمع آوری این نوع شواهد مستقر کنند.

همه موجودات زنده از طریق مخاط، مواد زائد و سلول‌های مرده پوست که پوسته پوسته می‌شوند، موادی قابل ردیابی را تولید می کنند. مجموعه‌ای از چنین مواد می‌تواند در نمونه‌ای از آب دریا وجود داشته باشند، این مواد‌ها به عنوان DNA محیطی شناخته می‌شوند که کد‌های ژنتیکی خاصی دارند و زمانی که این نمونه‌ها توالی‌یابی می‌شوند، می‌توان از این بخش‌های ژن‌ها مانند بارکد برای اسکن حضور گروه‌های حیوانی خاص استفاده کرد.

رباتی که برای دنبال کردن این DNA‌ها طراحی شده است، یک وسیله نقلیه خودکار زیر آب است، دوربرد و مجهز به یک «پردازنده نمونه زیست محیطی» است که به عنوان نوعی «آزمایشگاه کوچک» عمل می‌کند. همانطور که ربات به تنهایی در کیلومترها اقیانوس بی‌پایان حرکت می‌کند، می‌تواند آب دریا را  برای بقایای ژنتیکی باقی‌مانده از حیوانات، ویروس‌ها و میکروارگانیسم‌ها برسی کند. در داخل پلتفرم، مواد شیمیایی پسماند‌های آلی معلق در نمونه را تجزیه می‌کنند تا پروتئین‌ها و رشته‌های DNA آزاد شود. پلتفرم ESP دارای چرخ فلکی از کارتریج‌ها است که می‌تواند تا ۶۰ نمونه از آب دریا را در یک بارگیری جمع آوری، پردازش و حفظ کند.

ردیاب آبزی

برای این مطالعه، ربات‌ها، سه کشتی تحقیقاتی MBARI و کشتی ماهیگیری NOAA را در طول سال‌های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ در سواحل کالیفرنیای شمالی در پناهگاه دریایی خلیج مونتری برای جمع‌آوری نمونه‌های جفت در مکان‌های مشابه، آب انجام دادند. اعماق، و فاصله زمانی حدود نیم مایل از هم هدف مقایسه نتایج حاصل از نمونه‌های جمع آوری شده توسط ربات با نمونه‌های جمع آوری شده توسط کشتی بود.

بدون ربات ها، خدمه انسانی و دانشمندان مجبور بودند به طور مداوم یک بطری را در آب از کنار یک کشتی بیندازند. بطری تا یک عمق از پیش تنظیم شده پایین رفت و باز می‌شود و فوراً بسته می‌شود تا از آب نمونه برداری کرده و دوباره به داخل کشتی بازگرداند. استفاده از ربات‌های مجهز به پلتفرم ESP برای جمع‌آوری و پردازش خودکار eDNA می‌تواند راهی برای افزایش مقیاس این روش برای نظارت بر تنوع زیستی دریایی و گسترش پوشش آن به بخش‌های دورافتاده اقیانوس‌ها که از لحاظ تاریخی مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند یا هزینه‌های مخاطره‌آمیز با کشتی را داشته باشند، فراهم کند. این ربات علاوه بر صرفه جویی در هزینه خدمه و عملیات کشتی، قادر به انجام کار‌هایی است که کشتی نمی‌تواند انجام دهد. به عنوان مثال، این ربات‌ها می‌توانند با یک جریان در هنگام نمونه برداری از آب حرکت کنند.