Σήμερα το σκυλί σας κάνει χρήση της ουράς του για να κουνάει, δείχνοντας και κυνηγώντας σε έναν κύκλο. Αλλά οι ουρές κάνουν πολύ περισσότερο από αυτό: Πριν από 360 εκατομμύρια χρόνια, βοήθησαν τους πρώτους χερσαίους να κάνουν τη μοιραία εξελικτική μετάβαση από το νερό στη γη. Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ρομπότ που περιστρέφονταν για να μετακινούνται σαν αμφίβια ψάρια "mudskipper" για να δείξουν ότι οι πρώτοι περιπατητές μπορεί να έχουν χρησιμοποιήσει τις ουρές τους για να περιηγηθούν στις προδοτικές συνθήκες ακτογραμμής.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτο-λιπαντικό ξιφία απορροφούν πετρέλαιο για κολύμπι γρηγορότερα
Τα ευρήματα, που αναφέρονται λεπτομερώς στο τεύχος της εβδομάδας του περιοδικού Science, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στο σχεδιασμό αμφίβιων ρομπότ που μπορούν να σκαστούν αποτελεσματικά σε δύσκολες επιφάνειες όπως η άμμος που μπορεί να ρέει γύρω από τα άκρα και να εμποδίζει την κίνηση. (Δεν λέει τι μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτά τα ρομπότ, αλλά αξίζει να σημειωθεί ότι η μελέτη χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Αμερικανικό Γραφείο Έρευνας Στρατού και το Ερευνητικό Εργαστήριο Στρατού).
"Η γη δεν είναι μόνο σκληρό σκυρόδεμα ή βράχια. Μπορεί να αποτελείται από αμμώδες και λασπώδες έδαφος που έρχεται σε επαφή με το έδαφος και η μετακίνηση σε τέτοια υλικά δεν είναι καθόλου τετριμμένη », λέει ο επικεφαλής της μελέτης Daniel Goldman, βιοφυσικός στο Georgia Tech που ειδικεύεται στην μετακίνηση των ζώων.
Για να αποκτήσουν περισσότερες γνώσεις σχετικά με τη μετακίνηση των πρώιμων χερσαίων σπονδυλωτών ή των τετραπόδων, ο Goldman και οι συνεργάτες του μελέτησαν την κίνηση του αφρικάνικου λάσπης, ένα μικρό αμφίβιο ψάρι που ζει σε παλιρροιακές περιοχές κοντά στην ακτή και ξοδεύει το χρόνο του τόσο σε νερό όσο και σε αμμώδη και λασπώδεις επιφάνειες. Οι Mudskippers χρησιμοποιούν τα πτερύγια τους για να περπατήσουν σε ολόκληρη τη γη και είναι γνωστό ότι περιστασιακά άλμα με το χτύπημα των ουρών τους.
Οι παρατηρήσεις της ομάδας αποκάλυψαν ότι η ουρά του mudskipper είναι μόνο οριακά χρήσιμη για τη μετακίνηση σε επίπεδες επιφάνειες-αλλά γίνεται πολύ πιο σημαντική όταν το πλάσμα πρέπει να προωθήσει τις ολισθηρές κλίσεις.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς ο mudskipper χρησιμοποιεί τα πτερύγια και την ουρά του σε συναυλία, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα 3D-εκτυπωτή για να δημιουργήσουν ένα ρομπότ που μιμείται μερικές από τις βασικές κινήσεις του πλάσματος. Το πιο σημαντικό είναι ότι το "MuddyBot" μπορεί να κάνει ένα push-up και να σπρώξει τα μπροστινά άκρα του πίσω - ένα κίνημα που ονομάζεται "crutching" - και μπορεί να τοποθετήσει την ισχυρή ουρά του σε διαφορετικές γωνίες στο έδαφος σε σχέση με τα άκρα του.
"Δεν είναι η πιο λαμπερή συσκευή, " λέει η Goldman, "αλλά είναι καλά ελεγχόμενη. Χρησιμοποιούμε ένα ρομπότ για να κάνουμε επιστήμη, και σε αυτή την περίπτωση, να μιλήσουμε για πράγματα που συνέβησαν πριν από 360 εκατομμύρια χρόνια ».
Το ρομπότ έχει δύο άκρα και μια ισχυρή ουρά, με κίνηση που παρέχεται από ηλεκτροκινητήρες. (Rob Felt, Georgia Tech) Όπως και το mudskipper, το MuddyBot χρειαζόταν ένα λάκτισμα από την ουρά του για να ανέλθει σε μια αμμώδη κλίση 20 μοιρών. Η ουρά ήταν επίσης χρήσιμη για την αγκύρωση, οπότε το ρομπότ δεν γλίστρησε προς τα κάτω στην πλαγιά.
"Με την εξέταση των ρομπότ, καταφέραμε να ξεχωρίσουμε μερικά από τα οφέλη της χρήσης ουρών σε συνεννόηση με τα άκρα", λέει ο Goldman. "Για υλικά με απότομη κλίση, ειδικά αν δεν χρησιμοποιείτε την ουρά σας, παίρνετε πολύ γρήγορα."
Τα ευρήματα είναι ένα σημαντικό βήμα - όχι μια λογομαχία που προορίζεται - για την κατανόηση των μηχανικών αρχών της πρώιμης μετακίνησης τετραπόδων και τη σημασία των ουρών ειδικότερα, λέει ο John Nyakatura, ένας εξελικτικός βιολόγος στο Humboldt University του Βερολίνου που δεν συμμετείχε στη μελέτη.
"Για πολύ καιρό, η μετακίνηση του σαλαμάνδρα θεωρήθηκε ως το πιο κατάλληλο μοντέλο [για την πρώιμη κίνηση των τετραπόδων]", λέει ο Nyakatura, ο οποίος έγραψε ένα σχετικό ειδησεογραφικό άρθρο σχετικά με τα ευρήματα της επιστήμης . "Δεδομένου ότι οι σαλαμάνδρες δεν χρησιμοποιούν την ουρά με αυτό τον τρόπο σε προκλητικές υποστηρίξεις όπως απότομες, αμμώδεις κλίσεις, κανείς δεν σκέφτηκε την ουρά».
Η Nyakatura εξήρε επίσης τις καινοτόμες μεθόδους της ομάδας. "Αυτό που μου αρέσει σε αυτό το άρθρο είναι ότι αντλεί από διαφορετικές ερευνητικές προσεγγίσεις: ρομποτική, προσομοιώσεις, βιομηχανική ζωντανών ψαριών", λέει. "Η χρήση της προσομοίωσης και των ρομπότ, ειδικότερα, προσφέρει μεγάλες δυνατότητες για λειτουργικά συμπεράσματα στην παλαιοντολογία. Αυτές οι προσεγγίσεις επιτρέπουν (εσείς) τη συστηματική μεταβολή των επιμέρους παραμέτρων. Ολόκληρος ο «χώρος παραμέτρων» μπορεί να διερευνηθεί, συμπεριλαμβανομένων συνδυασμών παραμέτρων που δεν μπορούν να παρατηρηθούν στα ζώντα ζώα. »
Ο John Hutchinson, καθηγητής εξελικτικής βιομηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου, συμφώνησε. Η μετάβαση από το νερό στη γη "ήταν μια σημαντική μετάβαση στην εξέλιξη των σπονδυλωτών και έθεσε το στάδιο για όλα όσα συνέβησαν στην ξηρά στην ομάδα των σπονδυλωτών από τότε", λέει ο Hutchinson, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Κανείς δεν έχει χρησιμοποιήσει ποτέ ρομπότ για να ρίξει φως σε αυτόν τον τομέα, οπότε θα είναι ενδιαφέρον να δούμε πού πηγαίνει".
