危険な寄生虫を宿主とするミツバチを発見して数を数える装置

このミツバチの頭の後ろにある茶色いダニと同様に、バロアダニはミツバチのコロニーを全滅させる可能性があります。 2023年リジェネロン国際科学技術フェアでは、3人の十代の若者がミツバチの害虫を検出する自動システムを披露した。 養蜂家がダニ駆除剤をいつ使用するべきかを知るのに役立つ可能性がある。

ミツバチの個体/iStock/Getty Images Plus

マッケンジー・プリラマン著

13時間前

テキサス、ダラス — ミツバチは生息域のほとんどで死んでいます。 バロアダニとして知られる寄生虫が、多くの病気や死滅するコロニーの原因であると考えられている。 10代の3人組が、ダニに感染したミツバチが巣に出入りするのを検出し、追跡できる自動システムを開発した。 これは、養蜂家が影響を受けるミツバチの数や、ダニを殺す化学薬品で巣を処理する時期を知るのに役立つ可能性がある。

アルバート・デーネさん（19歳）、ダニエル・サーマンさん（19歳）、リチャード・ユエルツェンさん（18歳）は先月、リジェネロン国際科学技術フェア（ISEF）で新しい画像システムを披露した。 このコンテストは、科学協会（本誌も発行）のプログラムです。

10代の若者たちはドイツのエアフルトにある高校、アルベルト・シュバイツァー・ギムナジウムを卒業した。 彼らは、自分たちの裏庭の蔓延に対処するためにダニスポッターを開発しました。

「私は基本的にミツバチと養蜂の日々の雑事とともに育ちました」とダニエルは説明します。 養蜂家である彼の父親は、厄介なダニと闘わなければなりません。 これらの寄生虫はミツバチの脂肪を食べるため、細菌を媒介する可能性もあります。 数十年にわたり、これらのダニは米国やヨーロッパの巣箱で死にかけているミツバチと関係があるとされてきました。

養蜂家は化学薬品を使ってダニを殺すことができます。 ただし、適切な量を塗布する必要があります。 使用量が少なすぎると、化学物質はダニを駆除できません。 多量に使用するとミツバチに害を及ぼす可能性があります。 リチャード氏によると、現在の侵入状況を測定する方法はあまり正確ではないか、あまりタイムリーではないという。

可視光下ではミツバチのダニを見つけるのは困難です。 より良いシステムを構築するために、十代の若者たちはダニをよりよく目立たせる光の波長を見つける実験をしました。 赤外線波長である 870 ナノメートルの光で見ると、害虫は宿主であるミツバチよりもはるかに明るく見えます。 （10代の若者たちの画像や動画では、その光は紫色に見えます。）ミツバチには赤外線が見えないため、気にすることはありません。

ダニ検出器を構築するために、十代の若者たちは UV ライト システムを蜂の巣に取り付けました。 これにより、巣の入り口が約 20 センチメートル (8 インチ) 広がります。 2台のビデオカメラが赤外線に照らされて出入りするミツバチを監視します。 小型コンピュータがカメラの上の棚に置かれ、ビデオをスキャンします。 ダニを宿主とするミツバチを検出すると、その昆虫が感染しているとフラグを立てます。 システム上の耐候性の屋根が機器を保護し、照明を一定に保ちます。

チームは、6,500 枚の画像を使用してダニを検出するようにシステムをトレーニングしました。 その後、十代の若者たちはダニエルさんの裏庭の巣箱でそれをテストした。 20 件中約 19 件で害虫を正確に発見しました。

新しいシステムは、感染したミツバチと非感染したミツバチの比率を計算することもできます。 これは、養蜂家がダニに化学薬品を使用すべきかどうかを判断するのに役立ちます。 ダニエルさんによると、小規模な侵入の場合、父親のような養蜂家はすぐには治療しないかもしれないという。 治療を遅らせれば時間と費用の節約になります。

「さらに重要なことは、これによってミツバチのストレスを大幅に軽減できることです」とダニエル氏は指摘する。 ハチを治療するとハチが弱ってしまう可能性があります。 すでにダニのストレスを受けているミツバチに害を及ぼす可能性があります。

将来的には、このトリオはミツバチの下側のダニも監視することを目指している。 彼らはまた、他の寄生虫を検出するためにシステムを訓練したいと考えています。 しかし今のところ、3人の友人（現在は別々の大学に通っている）は再会を喜んでいた。

アルバート、ダニエル、リチャードはロボット工学およびインテリジェントマシン部門で 3 位を獲得し、賞金 1,000 ドルを分け合いました。 彼らはまた、人工知能推進協会から名誉ある賞を受賞しました。 この賞により、10 代の若者に協会の会員権が与えられます。

このチームは、64 の国、地域、地域から集まった 1,600 以上の高校生のファイナリストの中に含まれていました。 Regeneron ISEF は今年、900 万ドル近くの賞金を寄付しました。 このプログラムは、1950 年に毎年恒例のイベントが開始されて以来、科学協会によって運営されています。

年間 : 毎年起こることの形容詞。 （植物学で）1年しか生きない植物なので、通常は派手な花を咲かせ、たくさんの種子を作ります。

人工知能 : 機械またはコンピューターによって示される、知識に基づく意思決定の一種。 この用語は、科学者が知的な動作が可能な機械やコンピューター ソフトウェアを作成しようとする研究分野も指します。

エンジニアリング : 数学と科学を使用して現実的な問題を解決する研究分野。 この分野で働く人はエンジニアとして知られています。

ゲージ : 何かの大きさや体積を測定するための装置。 たとえば、潮位計は、1 日を通して刻々と変化する沿岸の水位の高さを追跡します。 または、何か他のもののサイズや規模を推定するために使用できるシステムやイベント。 (v. 測定する) 何かのサイズを測定または推定する行為。

高校 : 米国の義務公教育制度における 9 年生から 12 年生までの指定。 高校卒業生は、さらに高度な教育を受けるために大学に出願することができます。

ホスト : (生物学および医学において) 他のものが存在する生物体 (または環境)。 人間は、食中毒菌やその他の感染因子の一時的な宿主となる可能性があります。

蔓延: 廃屋のベランダにスズメバチが住み着く場合など、害虫の寄生コミュニティ。

赤外線 : 人間の目には見えない電磁放射線の一種。 この名前はラテン語を取り入れており、「赤の下」を意味します。 赤外線は人間の目に見える波長よりも長い波長を持っています。 その他の目に見えない波長には、X 線、電波、マイクロ波などがあります。 赤外線は、物体や環境の熱の特徴を記録する傾向があります。

昆虫 : 節足動物の一種で、成体になると 6 つに分かれた脚と、頭、胸部、腹部の 3 つの体の部分を持ちます。 ミツバチ、甲虫、ハエ、蛾など、何十万もの昆虫が生息しています。

ダニ : クモ類として知られる幅広い動物群に属する無脊椎動物。クモ類やダニも含まれます。 これらはいずれも昆虫ではありませんが、昆虫と同様、節足動物と呼ばれる大きな傘のグループに属しています（そのメンバーの分節化された脚にちなんで命名されました）。

モニター: 特に定期的または継続的に、何かをテスト、サンプリング、または視聴すること。

寄生虫 : 宿主と呼ばれる別の種から利益 (食物など) を得る一方、通常は宿主にある程度の危害や不快感を与える生物。 寄生虫の典型的な例には、ダニ、ノミ、条虫などがあります。

比率 : 2 つの数値または量の間の関係。 数値を書き出すときは、通常、50:50 のようにコロンで区切られます。 これは、あるもの (左側) の 50 単位ごとに、別のもの (右側の数字で表される) も 50 単位存在することを意味します。

リジェネロン国際科学技術フェア : (Regeneron ISEF) 1950 年に初めて開始されたこのコンテストは、科学協会によって創設された (そして現在も運営されている) 3 つのコンテストのうちの 1 つです。 現在、毎年、60 以上の国、地域、地域から集まった約 1,600 人の高校生が、Regeneron ISEF で自主研究を発表し、平均約 900 万ドルの賞金をかけて競い合う機会を与えられています。

科学協会 : 1921 年に設立され、ワシントン DC に拠点を置く非営利団体。設立以来、協会は科学研究への国民の関与だけでなく、科学に対する国民の理解を促進してきました。 同社は、Regeneron Science Talent Search (1942 年に開始)、Regeneron International Science and Engineering Fair (最初は 1950 年に開始)、MASTERS (2010 年から 2022 年まで)、そして Thermo Fisher Scientific Junior Innovators という 3 つの有名な科学コンテストを創設し、運営し続けています。チャレンジ（2023年開始）。 同協会は、受賞歴のあるジャーナリズムも発行しています。Science News (1922 年創刊) および Science News Explores (2003 年創刊) です。

ストレス : (生物学において) 種や生態系の健康に影響を与える要因 (異常な温度、移動、湿気、汚染など)。 （心理学において）人や動物の通常の状態を乱したり、人や動物にさらなる要求を課したりする出来事や状況（ストレッサー）に対する精神的、身体的、感情的、または行動的な反応。 心理的ストレスはプラスにもマイナスにもなります。 (物理学において) 物質にかかる圧力または張力。

システム : 何らかの機能を達成するために連携する部品のネットワーク。 たとえば、血液、血管、心臓は人体の循環系の主要な構成要素です。 同様に、電車、プラットホーム、線路、道路信号機、高架は、国の鉄道システムの潜在的な構成要素の 1 つです。 システムは、タスクを完了するためのメソッドや順序付けされた一連の手順の一部であるプロセスやアイデアにも適用できます。

送信する: (n. 送信) 送信または伝達すること。

ウイルス : タンパク質に囲まれた遺伝物質 (RNA または DNA) からなる小さな感染性粒子。 ウイルスは、その遺伝物質を生物の細胞に注入することによってのみ増殖することができます。 科学者はウイルスを生きているか死んでいるかとよく言いますが、実際には、本当に生きているウイルスなど存在しないと多くの科学者が主張しています。 動物のように食べることも、植物のように自分で食べ物を作ることもありません。 生き残るためには、生きた細胞の細胞機構を乗っ取らなければなりません。

波長 : 一連の波における、ある山と次の波の間の距離、または 1 つの波と次の波の間の距離。 放射線を測る「物差し」の一つでもある。 可視光は、すべての電磁放射と同様、波として伝わり、約 380 ナノメートル (紫) から約 740 ナノメートル (赤色) の波長を含みます。 可視光線よりも短い波長の放射線には、ガンマ線、X線、紫外線が含まれます。 より長い波長の放射線には、赤外線、マイクロ波、電波が含まれます。

マッケンジー プリラマンは、サイエンス ニュースの 2023 年春のサイエンス ライティング インターンです。 彼女はバージニア大学で神経科学の学士号と生命倫理の副専攻を取得し、カリフォルニア大学サンタクルーズ校で科学コミュニケーションの修士号を取得しています。

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