Investigadores de la ETH de Zúrich y del instituto federal de investigación suizo WSL han desarrollado un dispositivo volador que puede aterrizar en las ramas de los árboles para tomar muestras. Esto abre a los científicos una nueva dimensión antes reservada a los investigadores de la biodiversidad.
Los ecologistas utilizan cada vez más los restos de material genético que dejan los organismos vivos en el medio ambiente, el llamado ADN ambiental (ADNe), para catalogar y controlar la biodiversidad. A partir de estos rastros de ADN, los investigadores pueden determinar qué especies están presentes en una zona determinada.
Obtener muestras del agua o del suelo es fácil, pero otros hábitats -como la cubierta forestal- son de difícil acceso para los investigadores. Como consecuencia, muchas especies permanecen sin rastrear en zonas poco exploradas.
Investigadores de la ETH de Zúrich y del Instituto Federal Suizo de Investigación Forestal, de la Nieve y del Paisaje (WSL), y la empresa SPYGEN se han asociado para desarrollar un dron especial que puede recoger muestras de forma autónoma en las ramas de los árboles.
Cómo recoge el material el dron
Fue necesaria una compleja programación para que el dron pudiera aterrizar en ramas de diferente elasticidad. El dron está equipado con tiras adhesivas. Cuando la aeronave aterriza en una rama, el material de la rama se pega a estas tiras. A continuación, los investigadores pueden extraer ADN en el laboratorio, analizarlo y asignarlo a coincidencias genéticas de los distintos organismos mediante comparaciones en bases de datos.
Pero no todas las ramas son iguales: varían en grosor y elasticidad. Las ramas también se doblan y rebotan cuando un dron aterriza sobre ellas. Programar la aeronave de modo que pueda acercarse a una rama de forma autónoma y permanecer estable en ella el tiempo suficiente para tomar muestras fue un gran reto para los roboticistas.
"Aterrizar en las ramas requiere un control complejo", explica Stefano Mintchev, catedrático de Robótica Medioambiental de la ETH de Zúrich y la WSL. Al principio, el dron no sabe lo flexible que es una rama, así que los investigadores le instalaron una jaula sensora de fuerza. Esto permite al dron medir este factor en el lugar de los hechos e incorporarlo a su maniobra de vuelo.
Preparando operaciones en la selva tropical del zoo de Zúrich
Los investigadores han probado su nuevo dispositivo en siete especies de árboles. En las muestras encontraron ADN de 21 grupos distintos de organismos, o taxones, entre ellos aves, mamíferos e insectos. "Esto es alentador, porque demuestra que la técnica de recolección funciona", afirma Mintchev, coautor del estudio que acaba de publicarse en la revista Science Robotics.
Los investigadores quieren ahora seguir mejorando su dron para prepararlo para una competición en la que el objetivo es detectar el mayor número posible de especies diferentes en 100 hectáreas de selva tropical en Singapur en 24 horas.
Para probar la eficacia del dron en condiciones similares a las que experimentará en la competición, Mintchev y su equipo trabajan actualmente en el bosque tropical Masoala del Zoo de Zúrich. "Aquí tenemos la ventaja de saber qué especies están presentes, lo que nos ayudará a evaluar mejor hasta qué punto somos minuciosos en la captura de todos los rastros de ADNe con esta técnica o si se nos escapa algo", afirma Mintchev.
Para ello, sin embargo, el dispositivo de recogida debe ser más eficaz y movilizarse con mayor rapidez. En las pruebas realizadas en Suiza, el dron recogió material de siete árboles en tres días; en Singapur, debe ser capaz de volar y recoger muestras de diez veces más árboles en un solo día.
Sin embargo, la recogida de muestras en una selva natural plantea a los investigadores retos aún más difíciles. La lluvia frecuente arrastra el ADNe de las superficies, mientras que el viento y las nubes dificultan el funcionamiento del dron. "Por tanto, tenemos mucha curiosidad por ver si nuestro método de muestreo también demostrará su eficacia en condiciones extremas en los trópicos", afirma Mintchev.
(Instituto Federal Suizo de Investigación Forestal)
