Danas vaš pas koristi svoj rep za mahanje, pokazivanje i lov u krugu. Ali repovi postižu mnogo više od toga: prije 360 milijuna godina pomogli su prvim šetačima zemljišta da izvrše sudbonosni evolucijski prijelaz iz vode na kopno. U novoj studiji, istraživači su koristili robote koji su tvrdoglavi i koji su dizajnirani za kretanje poput amfibijske "muljevite ribe" kako bi pokazali da su prvi šetači kopnom možda koristili svoje repove za navigaciju izdajničkim obalama.
Povezani sadržaj
- Samopodmazujuće mačeve izlučuju ulje da bi brže plivale
Otkrića, detaljno objavljena u ovonedeljnom broju časopisa Science, mogla bi pomoći dizajniranju amfibijskih robota koji mogu učinkovito lutati po izazovnim površinama poput pijeska koji može strujati oko udova i ometati kretanje. (Ne spominjem za što se mogu koristiti ti robusni roboti, ali vrijedi primijetiti da su studiju dijelom financirali američki ured za istraživanje vojske i vojni istraživački laboratorij.)
„Zemlja nije samo tvrdi beton ili stijene. Može se sastojati od pjeskovitog i blatnjavog rastresitog terena koji teče dodirom, a kretanje po tim vrstama materijala uopće nije trivijalno “, kaže vođa studije Daniel Goldman, biofizičar iz Georgia Tech-a koji je specijaliziran za pokretanje životinja.
Da bi stekli više uvida u kretanje ranih kopnenih kralježnjaka ili tetrapoda, Goldman i njegovi kolege proučavali su kretanje afričkog blatnjaka, male ribe amfibije koja živi u područjima plime i obale i provodi svoje vrijeme i u vodi i na pjeskovitom i blatne površine. Mudski šipari koriste svoje perasto peraje da se šetaju kopnom, a poznato je da povremeno skaču udarajući repovima.
Promatranja tima otkrila su da je rep blatnjaka samo pomalo koristan za kretanje po ravnim površinama - ali postaje značajno važniji kada se stvorenje mora pokrenuti klizavim nagibima.
Da bi bolje razumjeli kako blatni kolut koristi koncertne peraje i rep, znanstvenici su upotrijebili 3D pisač za izradu robota koji oponaša neke od ključnih pokreta ovog bića. Najvažnije je da "MuddyBot" može gurati prema gore i gurati svoje prednje udove unatrag - pokret nazvan "škripanje" - i može postaviti svoj snažni rep pod različitim kutovima na zemlju u odnosu na udove.
"To nije najglamurozniji uređaj, " kaže Goldman, "ali dobro je kontroliran. Koristimo robota da bismo se bavili znanošću i u ovom slučaju razgovarali o stvarima koje su se događale prije 360 milijuna godina. "
Robot ima dva udova i snažan rep, a kretanje pružaju električni motori. (Rob Felt, Georgia Tech) Poput blatnjaka, MuddyBot je trebao udarac s repa da bi se uspinjao po pješčanom nagibu od 20 stupnjeva. Rep je također koristan za sidrenje, tako da robot nije kliznuo unatrag niz padinu.
"Gledajući robote, uspjeli smo izdvojiti neke od koristi upotrebe repova u suradnji s udovima", kaže Goldman. "Osobito za strmo nagnute materijale, ako ne upotrebljavate rep, brzo se nasukate."
Otkrića su važan korak - nije predviđena dosjetka - ka razumijevanju mehaničkih principa rane tetrapod lokomocije i posebno važnosti repova, kaže John Nyakatura, evolucijski biolog sa Sveučilišta Humboldt u Berlinu, koji nije bio uključen u studiju.
"Dugo se kretanje salamanderom smatralo najadekvatnijim modelom [za rano kretanje tetrapoda]", kaže Nyakatura, koji je napisao povezani članak o vijestima o Scienceu . "Budući da salamanderi ne koriste rep na ovaj način na zahtjevnim nosačima poput strmih, pješčanih nagiba, o repu nitko nije razmišljao."
Nyakatura je također pohvalio inovativne metode tima. „Ono što mi se u ovom radu sviđa je da izvlači iz različitih istraživačkih pristupa: robotika, simulacije, biomehanika živih riba“, kaže on. „Uporaba simulacije i posebno robota nudi velike mogućnosti funkcionalnih zaključaka u paleontologiji. Ovi pristupi omogućuju (vi) sustavno mijenjanje pojedinih parametara. Može se istražiti cijeli „prostor parametara“, uključujući kombinacije parametara koje se ne mogu primijetiti kod živih životinja. “
S tim se složio i John Hutchinson, profesor evolucijske biomehanike na Sveučilištu u Londonu. Prelazak s vode na kopno „bio je glavni prijelaz u evoluciji kralježnjaka i postavio je pozornicu za sve što se od tada događalo na kopnu u grupi kralježnjaka“, kaže Hutchinson, koji nije bio uključen u istraživanje. "Nitko nikada nije koristio robote za osvjetljavanje tog područja, pa će biti zanimljivo vidjeti kuda ide."
