Danes vaš pes uporablja svoj rep za mahanje, kazanje in lov v krogu. Toda repi naredijo veliko več kot to: pred 360 milijoni let so pomagali prvim pohodnikom zemlje, da so naredili usoden evolucijski prehod iz vode na kopno. V novi raziskavi so raziskovalci uporabili trmaste robote, ki so bili zasnovani za premikanje podobno kot amfibijske "blatne" ribe, da bi pokazali, da so prvi sprehajalci zemlje morda uporabili svoje repo za krmarjenje z zahrbtnimi obrežnimi razmerami.
Sorodne vsebine
- Mazivo, ki se sam maže, izloča olje, da hitreje plava
Ugotovitve, podrobno opisane v tedenski številki revije Science, bi lahko pomagale pri oblikovanju amfibijskih robotov, ki lahko učinkovito brskajo po zahtevnih površinah, kot je pesek, ki lahko teče okoli okončin in ovira gibanje. (Nič ne pove, za kaj bi se lahko uporabili ti spretni roboti, vendar je treba opozoriti, da sta študijo deloma financirala ameriški urad za raziskave vojske in vojaški raziskovalni laboratorij.)
„Zemljišče ni le trd beton ali kamnine. Lahko je sestavljen iz peščenega in blatnega ohlapnega terena, ki teče ob stiku, in premikanje po tovrstnih materialih sploh ni nepomembno, "pravi vodja študije Daniel Goldman, biofizik iz Georgia Tech, ki je specializiran za premikanje živali.
Da bi pridobili več vpogleda v premikanje zgodnjih kopenskih vretenčarjev ali tetrapodov, so Goldman in njegovi sodelavci preučevali gibanje afriškega blatnika, majhne amfibijske ribe, ki živi na območjih plimovanja v bližini obale in preživlja svoj čas tako v vodi kot na peščenih in blatne površine. Mudskipperji uporabljajo svoje plavuti, da se sprehodijo po kopnem in znajo občasno skakati z udarci repov.
Opazovanja ekipe so razkrila, da je rep blatnika le malo uporaben za gibanje po ravnih površinah, vendar postane bistveno pomembnejši, ko se mora bitje poganjati po spolzkih naklonih.
Za boljše razumevanje, kako je blatni kolut usklajeno uporabljal plavuti in rep, so znanstveniki uporabili 3D-tiskalnik, da so ustvarili robota, ki posnema nekatere ključne gibe bitja. Najpomembneje je, da "MuddyBot" lahko potisne in potisne sprednje okončine nazaj - gib, ki se imenuje "škripanje" - in lahko svoj močan rep pod različnimi koti položi na tla glede na njegove okončine.
"To ni najbolj glamurozna naprava, " pravi Goldman, "vendar je dobro nadzorovana. Z robotom se ukvarjamo z znanostjo in v tem primeru govorimo o stvareh, ki so se zgodile pred 360 milijoni let. "
Robot ima dva okončina in močan rep, gibanje pa mu omogočajo električni motorji. (Rob Felt, Georgia Tech) Tako kot blatni kolut je tudi MuddyBot potreboval brc z repa, da se je povzpel na 20-stopinjski peščeni naklon. Rep je bil uporaben tudi za pritrdišče, tako da robot ni drsel nazaj po pobočju.
"Z ogledom robotov smo lahko ločili nekatere prednosti uporabe repov v sodelovanju z okončinami, " pravi Goldman. "Še posebej za strmo nagnjene materiale, če ne uporabljate repa, se hitro nasednete."
Ugotovitve so pomemben korak - noben udarec - k razumevanju mehanskih načel zgodnjega gibanja tetrapodov in zlasti pomena repov, pravi John Nyakatura, evolucijski biolog z univerze v Humboldtu v Berlinu, ki ni bil vključen v raziskavo.
"Dolgo časa je bila lokomocija s salamandro veljala za najustreznejši model [za zgodnje gibanje tetrapodov], " pravi Nyakatura, ki je napisal sorodno novico o ugotovitvah za Science . "Ker salamanderji na tak način ne uporabljajo repa na zahtevnih nosilcih, kot so strmi, peščeni nakloni, na rep nihče ni pomislil."
Nyakatura je pohvalil tudi inovativne metode ekipe. "V tem prispevku mi je všeč, da izhaja iz različnih raziskovalnih pristopov: robotike, simulacije, biomehanike živih rib, " pravi. „Uporaba simulacije in zlasti robotov ponuja velike možnosti funkcionalnim sklepanjem v paleontologiji. Ti pristopi vam omogočajo, da sistematično spreminjate posamezne parametre. Raziskati je mogoče celoten „prostor parametrov“, vključno s kombinacijami parametrov, ki jih pri živih živalih ni mogoče opaziti. “
John Hutchinson, profesor evolucijske biomehanike na univerzi v Londonu, se je strinjal. Premik iz vode na kopno "je bil velik prehod v razvoju vretenčarjev in je postavil temelje za vse, kar se je od nekdaj dogajalo na kopnem v skupini vretenčarjev, " pravi Hutchinson, ki v raziskavo ni bil vključen. "Nikoli nihče ni uporabil robotov, da bi osvetlili to območje, zato bo zanimivo videti, kam gre."
