Οι παλαιοντολόγοι αντιμετωπίζουν ένα σταθερό δίλημμα. Οι οργανισμοί που εμπνέουν την επιστημονική τους προσοχή είναι μακρά νεκροί, αδύνατοι να παρακολουθήσουν στη ζωή. Οι λύσεις sci-fi, όπως η επαναφορά των ειδών από την εξαφάνιση ή το ταξίδι στο χρόνο, δεν είναι διαθέσιμες για να βοηθήσουν. Αλλά συνδυάζοντας εξαιρετικά απολιθώματα με ρομποτική, μια ομάδα ερευνητών έχει ανακατασκευάσει πώς ένας από τους απομακρυσμένους συγγενείς μας σαν σαύρα περπάτησε ψηλά.
Ένα τυχαίο ζευγάρωμα απολιθωμάτων έδωσε ένα σημείο για να ξεκινήσει. Με την πρώτη ματιά, το 300 εκατομμυρίων ετών Orobates pabsti μπορεί να μοιάζει με μια χοντροκομμένη σαύρα. Στην πραγματικότητα, αυτό το ζώο από την Permian περίοδο είναι αυτό που οι ειδικοί γνωρίζουν ως amniote βλαστών - ένα σπονδυλωτό που είναι μέρος της εξελικτικής γραμμής μεταξύ των αμφιβίων που αναπαράγονται στο νερό και ο τελευταίος κοινός πρόγονος των θηλαστικών και των ερπετών που βάζουν τα αυγά στο έδαφος . Και αυτό που κάνει τους Orobates να ξεχωρίζουν είναι ότι απολιθωμένοι σκελετοί αυτού του ζώου έχουν βρεθεί με κομμάτια τα πλάσματα που έγιναν στη ζωή.
Ο συνδυασμός σκελετών και διαδρομών που κατασκευάζει ο Orobates είναι εξαιρετικά σπάνιος στο αρχείο απολιθωμάτων. Τα περισσότερα κομμάτια βρίσκονται χωρίς οστά που συνδέονται με αυτά, καθιστώντας δύσκολο να πει ακριβώς ποιο είδος έκανε τα ίχνη. Orobates είναι μια εξαίρεση, επιτρέποντας λεπτομέρειες για το πώς το ζώο περπάτησε να είναι άμεσα δεμένο πίσω στην ανατομία του σκελετού.
OroBOT με τα πόδια προς την κάμερα. (Tomislav Horvat / Kamilo Melo / EPFL Λωζάνη) "Αυτό αποτελεί μια πολύ σπάνια ένωση track-trackers, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη την ηλικία των απολιθωμάτων", λέει ο John Nyakatura, ειδικός της βιομηχανικής στο Humboldt University του Βερολίνου. Η εύρεση του σκελετού μαζί με τα κομμάτια αποτελεί μια συναρπαστική ευκαιρία για τους παλαιοντολόγους, καθώς ο Orobates βρίσκεται σε μια σημαντική συγκυρία στο εξελικτικό ιστορικό της ζωής. " Orobates μπορεί να θεωρηθεί ως βασικό απολίθωμα για την κατανόηση της εξέλιξης των σπονδυλωτών δεδομένου ότι είναι ένας πολύ κοντά ξάδελφος των τελευταίων κοινών προγόνων των θηλαστικών, ερπετών και πτηνών", λέει ο Nyakatura. Ως εκ τούτου, Orobates αντιπροσωπεύει τα πλάσματα μεταξύ των πρώτων σπονδυλωτών για να σύρετε τους εαυτούς τους στη γη και τα ζώα που μοιάζουν με σαύρα που οδήγησαν την πλήρη επίγεια ζωή.
Σε μια νέα μελέτη για τη Φύση, η Nyakatura και οι συνεργάτες του συνδύαζαν απολιθώματα, μελέτες ζώντων ζώων και υλικό για την κατασκευή ενός ρομποτικού αντιγράφου του Orobates, που ονομάζεται OroBOT. Με ένα ρομπότ που περπατούσε για να πάρει αυτό το μακρύς-εξαφανισμένο ζώο μέσα από τους ρυθμούς του, οι ερευνητές ήταν σε θέση να "ανοίξει το μαύρο κουτί του συμπερασμού, " Nyakatura λέει, και να καθορίσει τον πιο πιθανό τρόπο που Orobates μετακόμισε.
Οι εμπειρογνώμονες της βιοτεχνολογίας έχουν χρησιμοποιήσει αυτήν την προσέγγιση πριν. Το Pleurobot, που σχεδιάστηκε για να μελετήσει πώς κινούνται οι σαλαμάντες, έδειξε ότι η ρομποτική μπορεί να προσφέρει πληροφορίες για την ανατομία των ζωντανών πλασμάτων. Το OroBOT παίρνει την ίδια λογική πίσω από το Deep Time, αντλώντας από μελέτες για το πώς οι salamanders, skinks, iguanas και caimans περνούν. Η Nyakatura και η ομάδα του έδωσαν στους ρομποτικούς τους Orobates διαφορετικές στάσεις και βήματα για να μετρήσουν τα προκύπτοντα πρότυπα αποτυπώματος και στη συνέχεια συνέκριναν τα αποτελέσματα με τα απολιθωμένα ίχνη που άφησε το ζωντανό ζώο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν.
"Αρχικά μελετήσαμε με μεγάλη λεπτομέρεια τη μετακίνηση των υπαρχόντων ειδών για να κατανοήσουμε καλύτερα τις μηχανικές ιδιότητες της μετατόπισης τετράποδων", λέει ο Nyakatura. Αυτές οι έρευνες επέτρεψαν στους ερευνητές να προσδιορίσουν τα βιομηχανικά μοτίβα που εφαρμόζονταν στα μοντέλα τετραπόδων τους. Τα απολιθωμένα ίχνη χρησίμευαν ως έλεγχος των προσομοιώσεων του υπολογιστή και η κίνηση του OroBOT χρησιμοποίησε τις προσομοιώσεις για να ταιριάζει με το πρότυπο των αποτυπώσεων.
"Η προσέγγιση είναι ολοκληρωμένη, διαφανής και ρητά βασισμένη σε αποδεικτικά στοιχεία", λέει ο παλαιοντολόγος της NYIT Julia Molnar. "Νομίζω ότι πολλοί άλλοι ερευνητές στον τομέα αυτό θα υιοθετήσουν πτυχές της μεθοδολογίας τους".
Όπως αποδεικνύεται, ο τρόπος με τον οποίο κινούνται οι σύγχρονοι καϊμάν είναι ένα καλό αναλογικό για τους Orobates . Ο προϊστορικός πρόγονος των σαύτων κρατούσε το σώμα του από το έδαφος σε λυγισμένα άκρα, με μια μικρή κίνηση από την πλευρά της πλάτης καθώς περπατούσε. Αυτός ο τύπος κίνησης διαφέρει από ό, τι περίμενε παλαιοντολόγοι. Οι προκάτοχοι του Orobates, λέει ο Molnar, "συνήθως χαρακτηρίζονται ως σαλαμάνδρα-σαν στην μετακίνηση τους, γεμάτοι και ίσως να σέρνουν τις κοιλιές τους στο έδαφος".
Κάτοψη του δείγματος του ολότυπου του Orobates pabsti . (Thomas Martens / Μουσείο der Natur Gotha) Αν και μπορεί να φαίνεται σαν μια μικρή μετατόπιση της συμπεριφοράς, η ανύψωση της κοιλιάς από το έδαφος ενώ το περπάτημα αντιπροσωπεύει μια σημαντική αλλαγή από τα μερικά υδρόβια ζώα, τα οποία σύρουν τα σώματά τους σχεδόν σαν να κολυμπούν στην ξηρά και τα ζώα που εξελίχθηκαν για να βαδίσουν κυρίως σε συμπαγή εδάφη . "Άλλοι ερευνητές είχαν προηγουμένως υποθέσει ότι η προηγμένη μετακίνηση που συνήγαγε για τους Orobates προέκυψε μόνο μετά την προέλευση των αμνιωτών", λέει η Nyakatura, αλλά τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτοί οι πιο εξειδικευμένοι τρόποι μετακίνησης στο έδαφος εξελίχθηκαν πολύ νωρίτερα.
Οι μηχανικοί του OroBOT είναι ειδικά κλειδωμένοι στους Orobates, αλλά η έρευνα δείχνει πώς η ρομποτική θα μπορούσε να βοηθήσει να ξεκλειδώσετε τα μυστικά σε μια κρίσιμη στιγμή της ιστορίας της ζωής. Το αποτέλεσμα της νέας μελέτης, λέει ο Molnar, "υποδηλώνει ότι οι αμνιέτες του στελέχους δεν περιορίστηκαν σε πλήρως αναπτυσσόμενες στάσεις και ότι μπορεί να υπήρχε μια ευρεία ποικιλία στάσεων και βημάτων για τα διαφορετικά ζώα που χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές καταστάσεις". στο νερό και σε εκείνους που πέρασαν τη ζωή τους εξ ολοκλήρου στη γη, ανακατεύοντας ανάμεσα στις υδάτινες και τις χερσαίες σφαίρες, πλάσματα όπως ο Orobates θα μπορούσαν πραγματικά να στρέψουν τα πράγματα τους.
