Come si sono trasferiti i primi animali terrestri 360 milioni di anni fa Georgia Tech Guardare un saltafango fare goffamente i suoi affari terrestri, saresti perdonato per aver supposto che questo fosse il suo primo giorno sul pianeta. Questi pesci trascorrono gran parte della loro vita a dimenarsi e dimenarsi fuori dall'acqua, respirando attraverso la pelle e trattenendo l'acqua in bocca e nelle camere branchiali. E sebbene i loro movimenti possano apparire casuali e sgraziati, i saltafango sono abbastanza abili da arrampicarsi sugli alberi, e non hanno problemi a trascinarsi nella sabbia con le pinne pettorali, fango, o su rocce viscide. Per queste ragioni, sono ottimi soggetti di studio per i ricercatori che cercano di capire come i primi vertebrati si siano issati fuori dal mare circa 360 milioni di anni fa.
Un recente articolo sulla rivista Science esplora l'intersezione tra biologia e fisica e fa un pit stop alla robotica. Così facendo, i ricercatori hanno escogitato un'ipotesi per spiegare come gli animali che erano abituati a nuotare nei caldi oceani del Devoniano riuscissero a arrampicarsi su materiali complessi come sabbia e fango mentre facevano incursioni sulla terraferma.
Mudskippers ha fornito agli scienziati un modello per creare un robot che aiuta a scoprire come i primi vertebrati potrebbero essersi spostati dal mare alla terra. Afon Fong/Flickr "Abbiamo iniziato a lavorare su alcuni problemi alcuni anni fa su come le piccole tartarughe marine riescano a correre lungo una spiaggia a più lunghezze del corpo al secondo, "dice Dan Goldman, professore associato presso la Georgia Tech School of Physics. "Mi sono chiesto quanto devono essere stati complicati gli apparati locomotori dei primi animali terrestri vertebrati. Che tipo di abilità avrebbero potuto avere mentre passavano a uno stile di vita completamente terrestre?"
Negli ultimi due decenni, i robot sono diventati relativamente facili ed economici da realizzare, il che significa che gli scienziati che studiano il movimento degli animali possono ora creare un modello fisico di un animale, programma negli aspetti importanti del loro movimento, e poi metterli in diversi scenari. Per questo progetto, il team di ricerca ha realizzato il saltafango, un animale che trascorre gran parte della sua vita sulla terraferma, ma i cui arti e appendici non sono i più sofisticati per camminare - per dirla educatamente - era probabilmente il più vicino possibile nell'anatomia e nel comportamento ai primi vertebrati terrestri e ai nostri lontani antenati.
Il team di ricerca ha osservato i saltafango dal vivo e ha creato modelli fisici matematici e robotici per valutare come si sarebbe comportato un primo bolide terrestre muovendosi in diversi substrati come ghiaia, sabbia, o fango, tutto ciò può essere complicato a modo suo:guarda il video di Georgia Tech nella parte superiore di questo articolo che spiega l'intero processo. Sulla base di ciò che hanno appreso dai saltafango, i marinai preistorici probabilmente facevano molto affidamento sulla coda per spingerli in avanti, compensare eventuali passi falsi che hanno fatto con le pinne anteriori o le pinne.
"I modelli biomeccanici sono generalmente realizzati su un terreno rigido, " dice Goldman. "Noi sosteniamo che i primi substrati su cui gli animali dovevano spostarsi erano probabilmente granulari o fluidi, che sono più difficili da manovrare, soprattutto all'aumentare della pendenza. La cosa interessante che abbiamo trovato sia nel robot che nei modelli matematici è che, mentre è ovvio che i saltafango usano la coda per spingersi sulla terraferma, abbiamo scoperto che li usano in modo molto controllato, che aiutano a cancellare l'errore se non appiattiscono la pinna nel modo giusto."
E, Sicuro, questa ricerca ci aiuta a guardare al lontano passato per capire come si muovevano i primi animali terrestri, ma può anche aiutarci a muoverci verso il nostro futuro per costruire robot in grado di manovrare nel mondo o anche su altri mondi.
"Questo incrocio di biologia, la robofisica e la matematica sono nuove e ora ancora più accessibili, " dice Goldman. "I robot sono ancora piuttosto primitivi nella loro capacità di muoversi su un terreno complesso. Ora stiamo guardando la salamandra, e come la presenza di arti extra e la capacità di piegare la schiena aiuti o danneggi le prestazioni locomotorie. Ciò potrebbe consentire alle persone di sviluppare robot più sofisticati in grado di muoversi in ambienti più realistici".
Ora è interessanteUn saltafango non ha una vera lingua, così per ingoiare la preda, colpiscono il cibo con un getto d'acqua e lo risucchiano velocemente.
